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leis da combinação química
As leis da combinação química são regras fundamentais que explicam como elementos e compostos se combinam para formar novas substâncias. Essas regras foram formuladas com base em experimentos sistemáticos e são o alicerce da química moderna. Existem várias leis principais associadas às combinações químicas, e cada lei fornece informações sobre como as substâncias interagem a nível molecular.
Lei da conservação da massa
A lei da conservação da massa, estabelecida por Antoine Lavoisier no final do século 18, afirma que a massa em um sistema isolado não é criada nem destruída por reações químicas. Em termos simples, a massa dos reagentes em uma reação química é igual à massa dos produtos. Este princípio é fundamental para compreender os processos químicos.
Considere a reação do gás hidrogênio H 2 e do gás oxigênio O 2 para formar água H 2 O:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
Se começarmos com 4 gramas de hidrogênio e 32 gramas de oxigênio, a massa total será de 36 gramas. Após a reação, formam-se 36 gramas de água, respeitando a lei da conservação da massa.
Lei das proporções definidas
A lei das proporções definidas, também chamada de lei da composição constante, foi proposta por Joseph Proust em 1799. Esta lei afirma que os elementos constituintes de um composto químico estão sempre presentes em uma proporção fixa em massa, independentemente da fonte ou método de formação.
Para a água, a proporção da massa de hidrogênio para a massa de oxigênio é sempre 1:8. Se você tiver uma amostra com 2 gramas de hidrogênio, ela se combinará com 16 gramas de oxigênio para formar 18 gramas de água.
Razão de massa na água = 1 parte de hidrogênio : 8 partes de oxigênio
Lei das proporções múltiplas
A lei das proporções múltiplas foi formulada por John Dalton em 1804. Esta lei afirma que, se dois elementos se combinam para formar mais de um composto, a razão das massas de um elemento que se combina com uma massa fixa do outro elemento é um número inteiro simples.
Um exemplo disso é encontrado nos compostos monóxido de carbono CO e dióxido de carbono CO 2. Aqui, 12 gramas de carbono podem se combinar com 16 gramas de oxigênio para formar monóxido de carbono e 32 gramas de oxigênio podem se combinar com 32 gramas de oxigênio para formar dióxido de carbono. A razão da massa de oxigênio combinada com uma massa constante de carbono (12 gramas) é 1:2.
Razão de massa de oxigênio em CO : CO 2 = 16 : 32 = 1 : 2
Lei das proporções recíprocas
A lei das proporções recíprocas, às vezes chamada de lei das proporções equivalentes, foi proposta por Jeremias Richter em 1792. Esta lei afirma que as massas dos elementos que se combinam separadamente com uma massa fixa de outro elemento são as mesmas que as massas dos elementos que se combinam diretamente entre si ou com múltiplos mais simples dela.
Considere os elementos hidrogênio H, oxigênio O e enxofre S:
O hidrogênio se combina com o oxigênio para formar água e com o enxofre para formar sulfeto de hidrogênio. Se água e sulfeto de hidrogênio forem formados através de etapas de combinação estabilizando as respectivas massas de oxigênio e enxofre contra a mesma massa de hidrogênio, a razão é consistente.
Razão de massa de oxigênio em H 2 O : Razão de massa de enxofre em H 2 S = 8:16
Lei dos volumes gasosos de Gay-Lussac
Em 1808, Joseph Louis Gay-Lussac propôs que, quando os gases reagem juntos a uma temperatura e pressão constantes, os volumes dos reagentes e produtos gasosos estão na razão de pequenos números inteiros. Esta lei é particularmente útil ao lidar com substâncias gasosas.
Por exemplo, a amônia é feita pela reação dos gases nitrogênio e hidrogênio:
N 2 + 3H 2 → 2NH 3
Um volume de nitrogênio reage com três volumes de hidrogênio para formar dois volumes de amônia, o que representa uma proporção de número inteiro simples.
Aplicações práticas
Essas regras são aplicadas em uma variedade de cálculos e reações químicas:
- Estequiometria: A relação quantitativa entre reagentes e produtos em uma reação química é derivada dessas regras.
- Preparação de equações químicas: As equações químicas são balanceadas usando a lei da conservação da massa para garantir que a matéria não seja criada nem destruída.
- Determinação de fórmulas: A lei das proporções definidas é usada para determinar as fórmulas empíricas e moleculares dos compostos.
- Compreensão de compostos: Regras como proporções múltiplas ajudam a distinguir entre compostos com os mesmos elementos.
- Reações gasosas: Usando a lei de Gay-Lussac, os químicos podem prever os resultados de reações envolvendo gases.
Influências históricas
As leis de combinação química foram importantes no desenvolvimento da química como uma disciplina científica. Elas ajudaram a estabelecer a teoria atômica, que sustenta que a matéria é composta por átomos. Juntamente com evidências experimentais, essas leis forneceram uma abordagem sistemática para entender as reações químicas, assim lançando as bases da química moderna.
Antes dessas regras, a química, que era principalmente baseada em misticismo e pseudociência, dominava o entendimento dos processos químicos. Ao incorporar métodos quantitativos e essas regras, a química foi transformada em uma ciência rigorosa e sistemática. Essas regras abriram caminho para que os pesquisadores previssem e quantificassem reações com maior precisão, levando a descobertas e avanços em diversas indústrias químicas e investigações científicas.
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