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Transformações químicas: entenda os seus estudos quantitativos

Várias leis foram introduzidas na Química com o objetivo de explicar como as transformações químicas acontecem

homem observando microscópio

Como você já deve imaginar, muitos objetos que utilizamos em nosso dia a dia – seja constantemente ou apenas em alguns casos – são produzidos por diferentes tipos de indústrias. Elas possuem uma coisa em comum: transformam determinados materiais e elementos em produtos. Para isso, entretanto, transformações químicas controladas são necessárias.

Um dos principais controles, nesse sentido, está diretamente relacionado às quantidades usadas e produzidas antes, durante e após essas transformações. Em outras palavras, está associado aos aspectos quantitativos das transformações químicas. No geral, esses aspectos são baseados na Lei das Proporções Definidas, de Joseph Louis Proust, e na Lei da Conservação de Massa, de Antoine Laurent Lavoisier, conhecidas como Leis Ponderais. 

Então, se você já ouviu o seu professor de Química falando sobre isso ou se deparou com esse assunto enquanto estudava para o Enem ou algum vestibular e não sabia como aplicá-lo na vida real, acabou de descobrir. Afinal, muitas indústrias utilizam diariamente essas duas leis com o objetivo de criar os mais diferentes tipos de produtos. 

No entanto, é fundamental saber exatamente como funcionam essas leis, uma vez que os aspectos quantitativos das transformações químicas são um dos temas cobrados nos vestibulares. Pensando nisso, este conteúdo irá explicar tudo o que você precisa saber sobre o assunto. Continue a leitura!

Leis Ponderais: compreendendo as transformações químicas

Principalmente a partir do século 18, foi possível notar um grande avanço da Química como uma ciência bem estruturada e fundamentada. Com isso, muitos cientistas e estudiosos começaram a adotar o meio científico em suas experiências. 

Foi dessa forma, portanto, que várias leis foram introduzidas com o objetivo de explicar como as transformações químicas acontecem e de que maneira as substâncias se comportam com uma certa regularidade no geral. 

Assim, nesse cenário, surgiram as Leis Ponderais. Elas são responsáveis por relacionar as massas dos reagentes e produtos de uma determinada transformação química. Ou seja, elas foram introduzidas praticamente com o objetivo de compreender os aspectos quantitativos dessas transformações. 

Logo, de maneira geral, essas Leis Ponderais são capazes de verificar o comportamento das substâncias químicas em meio às reações e, assim, descobrir alguma regularidade nesse sentido. 

Como explicado antes, as duas Leis Ponderais que existem são:

  • Lei da Conservação de Massa – ou Lei de Lavoisier; 
  • Lei das Proporções Definidas – ou Lei de Proust. 

A seguir, entenda mais detalhadamente o que diz cada uma delas e saiba diferenciá-las no momento em que estiver fazendo alguma prova!  

Lei de Lavoisier

Nesse sentido, a Lei de Lavoisier, também conhecida como Lei da Conservação de Massa, é resultante de alguns estudos quantitativos a respeito das transformações químicas.

No geral, o trabalho de Lavoisier teve como principal característica a utilização sistêmica de instrumentos de medição e, consequentemente, o rigoroso controle das quantidades dos elementos envolvidos nas mais variadas transformações químicas. 

Dentre todos os experimentos realizados por ele, portanto, um se destaca bastante: o estudo com o aquecimento do mercúrio líquido. Nesse experimento em específico, Lavoisier esquentou um sistema fechado contendo uma amostra de mercúrio com uma quantidade medida previamente. Com isso, ele observou a formação de um sólido vermelho, chamado de óxido de mercúrio. 

O mais importante de tudo isso é que ele percebeu que a massa do óxido formado era exatamente igual à massa inicial dos reagentes que havia sido mensurada antes de qualquer coisa. Ou seja, a massa final ficou igual à massa inicial. 

Ao notar essa reação, Lavoisier observou que o caso era uma constante.

De acordo com Lavoisier, portanto: 

Massa inicial = massa final 

Um dito popular que ficou bastante conhecido relacionado a isso é o seguinte: “Na natureza, nada se cria, nada se forma, tudo se transforma.”

Lei de Proust

Depois que a Lei da Conservação de Massa já havia sido anunciada por Lavoisier, Proust – utilizando-a como base – desenvolveu a Lei das Proporções Definidas, que ficou conhecida como Lei de Proust. 

Segundo essa lei, um determinado composto químico sempre contém os seus elementos exatamente nas mesmas proporções em massa. Em outras palavras, a Lei de Proust diz que existe uma proporção definida entre as massas dos reagentes para a formação dos produtos. 

Sendo assim, mesmo que sejam utilizadas massas diferentes de materiais para a formação do mesmo produto final, a proporção entre elas sempre é constante. 

A Lei de Proust, portanto, pode ser definida a partir da frase: “As massas dos reagentes e produtos participantes de uma reação mantêm uma proporção constante”. 

Para chegar a essa conclusão, Proust precisou realizar análises de vários elementos químicos diferentes. A partir disso, então, ele começou a perceber que uma mesma substância tem sempre a mesma composição, tanto quantitativa quanto qualitativa. 

Um exemplo é que qualquer amostra de água possui sempre 11,1% de massa de hidrogênio e 88,9% de massa de oxigênio, combinadas na mesma proporção. 

Confira logo a seguir uma demonstração na prática de como eram realizados os experimentos com o objetivo de comprovar esse dado citado anteriormente: 

ExperimentoÁgua                    =Hidrogênio             + Oxigênio
118 g2 g 16 g
272 g 8 g 64 g 

A conclusão disso é que a proporção das massas de oxigênio e de hidrogênio para a formação da água segue a relação abaixo: 

Massa de hidrogênio = 2 g = 8 g = 10 g =1
Massa de oxigênio = 16 g = 64 g = 80 g = 8

1/8, portanto, é a relação entre as massas nesse caso em específico. 

Dicas para o Enem

Tanto no Enem quanto em outras provas de vestibulares costumam aparecer questões relacionadas aos aspectos quantitativos das transformações químicas, seja da Lei de Proust, da Lei de Lavoisier ou até mesmo de ambas juntas. 

Todavia, não existe um padrão de como essas perguntas podem aparecer. Por isso, é importante ter o conceito principal das duas Leis Ponderais na ponta de língua.

Afinal de contas, como deu para perceber, por mais que ambas as leis envolvam cálculos, elas também possuem diversos conceitos teóricos que são fundamentais para a obtenção de respostas corretas. 

Ao contrário de muitas áreas da Química, aqui não é necessário decorar uma fórmula e depois aplicá-la durante a resolução. Na verdade, nesse caso, as contas são simples. O problema é que elas dependem diretamente do conceito que está por trás das Leis Ponderais. 

Sendo assim, não deixe de estudar bastante a parte teórica e de saber de fato o que diz cada uma das leis que foram mencionadas ao longo deste conteúdo. 

Exercícios resolvidos

Além de estudar, é claro que colocar em prática tudo o que foi aprendido até aqui também faz toda a diferença. Pensando nisso, logo a seguir você encontrará alguns exercícios sobre as Leis Ponderais. Dessa forma, tente resolver cada um deles com bastante calma e atenção e veja se já está craque nesse assunto. 

1) (UEL-PR) 46,0 g de sódio reagem com 32,0 g de oxigênio formando peróxido de sódio. Quantos gramas de sódio serão necessários para obter 156 g de peróxido de sódio?

a) 23,0
b) 32,0
c) 69,0
d) 78,0
e) 92,0

Resolução: Para resolver essa questão, o ideal primeiramente é montar o seguinte esquema a fim de visualizar melhor o enunciado:

sódio + oxigênio → peróxido de sódio
46,0 g    32,0 g                    x

Levando em conta a Lei de Lavoisier, tem-se que a massa inicial é sempre igual à massa final. Logo, somando a massa dos reagentes é possível encontrar a massa do produto. Veja:

x = 46,0 g + 32,0 g = 78,0 g

Agora, considerando que de acordo com a Lei de Proust a proporção das massas deve ser mantida constantemente, é preciso fazer uma regra de três para descobrir quantos gramas de sódio são necessários para obter 156 g de peróxido de sódio. Então: 

46,0 g ———————– 78,0 g

    y ————————– 156 g

y = 92,0 g

Alternativa correta: E  

2) (FCMSC-SP) A frase: “Do nada, nada; em nada, nada pode transformar-se” relaciona-se com as ideias de:

a) Dalton
b) Proust
c) Boyle
d) Lavoisier
e) Gay-Lussac

Resolução: Essa ideia se relaciona diretamente com a Lei da Conservação de Massa ou Lei de Lavoisier, como ela também é conhecida. Não se esqueça de que o ditado popular que representa essa lei é o seguinte: “Na natureza, nada se perde, nada se cria, tudo se transforma.”

Alternativa correta: D 

3) Uma das alternativas para diminuir a quantidade de dióxido de carbono liberada para a atmosfera consiste em borbulhar esse gás em solução aquosa de hidróxido de sódio. A reação que ocorre pode ser representada da seguinte forma:

dióxido de carbono + hidróxido de sódio → carbonato de sódio + água

Sabendo que 44 g de dióxido de carbono reagem com o hidróxido de sódio, formando 106 g de carbonato de sódio e 18 g de água, qual é a massa de hidróxido de sódio necessária para que o gás carbônico seja totalmente consumido?

a) 20 g
b) 62 g
c) 80 g
d) 106 g
e) 112 g

Resolução: 

dióxido de carbono + hidróxido de sódio = carbonato de sódio + água

            44 g                             x                              106 g                 18 g

Com base nisso: 

44 + x = 106 + 18

x = 106 + 18 – 44

x = 80 g

Alternativa correta: C

Conseguiu solucionar todas as questões ou acabou tendo dificuldades em alguma delas? Se for preciso, não deixe de ler este conteúdo novamente para tirar qualquer dúvida que ainda tenha ficado. Afinal, os aspectos quantitativos das transformações químicas sempre aparecem nas principais provas. 

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Escrito por Redator Especialista em Química

Redator especialista em Química no Guia do Ensino.

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