Química · 9.ª–12.ª classe
O que é a lei da conservação da massa (Lavoisier)?
Resposta curta
A lei da conservação da massa, ligada ao químico francês Antoine Lavoisier, diz que, numa reação química em sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos. Os átomos apenas se reorganizam: não se criam nem se destroem. Por isso se diz popularmente que «nada se cria, nada se perde, tudo se transforma».
Definição e características
Definição formal e explicação simples
Enunciado: a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos, desde que nada entre nem saia do sistema. Em termos simples, é como contar blocos de construção antes e depois de montar uma casa: se não deitou nenhum fora, tem os mesmos blocos.
Conservação da massa
m(reagentes) = m(produtos) m(A) + m(B) = m(C) + m(D)
Terminologia essencial
- Sistema fechado: nenhuma matéria entra nem sai (por exemplo, um frasco tapado).
- Sistema aberto: troca matéria com o exterior; gases podem escapar ou entrar.
- Reagentes e produtos: substâncias antes e depois da reação.
- Equação acertada: o número de átomos de cada elemento é igual nos dois membros, o que expressa a conservação.
Ligação ao programa
Esta lei justifica o acerto de equações químicas e fundamenta os cálculos de estequiometria. Lavoisier fez as suas pesagens rigorosas no final do século XVIII, mostrando que a combustão envolve o oxigénio do ar e não a perda de um suposto «flogisto».
Exemplos do quotidiano
- Queimar uma vela: a vela parece perder massa porque o dióxido de carbono e o vapor de água escapam para o ar. Se se recolhessem todos os produtos, a massa total mantinha-se.
- Enferrujar um prego: o prego ganha massa, porque se combina com o oxigénio do ar para formar ferrugem.
- Carvão a arder numa braseira: a cinza que fica pesa muito menos do que o carvão inicial, porque a maior parte do carbono passou para o ar como CO2.
Exemplos resolvidos
Exemplo 1 — Verificar a lei numa síntese
Enunciado: 48 g de magnésio reagem com 32 g de oxigénio e formam óxido de magnésio. Que massa se forma?
Resolução:
- Reagentes: 48 g + 32 g = 80 g.
- Pela lei, m(produto) = m(reagentes).
Resposta: 80 g de MgO. Verificação: 2 Mg + O2 → 2 MgO; 2 × 24 + 32 = 80 e 2 × 40 = 80.
Exemplo 2 — Massa que falta
Enunciado: A decomposição de 100 g de carbonato de cálcio origina 56 g de óxido de cálcio e dióxido de carbono. Que massa de CO2 se liberta?
Resolução:
- CaCO3 → CaO + CO2.
- m(CO2) = m(CaCO3) − m(CaO) = 100 − 56 = 44 g.
Resposta: 44 g de CO2. Verificação: 56 + 44 = 100 g.
Exemplo 3 — Sistema aberto
Enunciado: Num copo aberto sobre uma balança juntam-se vinagre e bicarbonato de sódio. A massa total antes era 250 g e depois 246 g. Explique a diferença.
Resolução:
- A reação liberta dióxido de carbono gasoso: NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2O + CO2.
- O gás escapa pelo copo aberto.
- Massa de gás: 250 − 246 = 4 g.
Resposta: a lei não foi violada; 4 g de CO2 escaparam. Num frasco tapado a massa seria 250 g.
Exemplo 4 — Nível de exame: proporção e conservação
Enunciado: Na formação da água, 4 g de hidrogénio reagem com 32 g de oxigénio. (a) Que massa de água se forma? (b) Quanta água se forma com 2 g de hidrogénio e 16 g de oxigénio?
Resolução:
- (a) 4 + 32 = 36 g de água.
- (b) As massas são metade das de (a); a água também: 36 ÷ 2 = 18 g.
- A razão m(H) : m(O) = 4 : 32 = 1 : 8 mantém-se (2 : 16 = 1 : 8).
Resposta: (a) 36 g; (b) 18 g.
Importância e aplicações
- Permite acertar equações e fazer cálculos estequiométricos (quantidade de produto obtida a partir de uma massa de reagente).
- Fundamenta análises químicas e o controlo de processos industriais.
- Explica balanços de massa em ambiente: o carbono queimado transforma-se em CO2, não desaparece.
Erros e confusões frequentes
- Dizer que a massa se conserva em qualquer sistema. Em sistema aberto, gases podem escapar ou entrar.
- Confundir conservação da massa com conservação do volume ou do número de moléculas. O número de moléculas pode mudar; o de átomos e a massa total mantêm-se.
- Somar massas de produtos sem incluir os gases.
- Pensar que a lei impede ganhar massa (como a ferrugem). O prego ganha massa porque o oxigénio do ar entra no sistema.
- Esquecer que é necessário acertar a equação antes de relacionar massas por moles.
Exercícios propostos
1Exercício 1
12 g de carbono reagem totalmente com 32 g de oxigénio. Que massa de dióxido de carbono se forma?
Ver solução
12 + 32 = 44 g de CO2.
2Exercício 2
Queimaram-se 6 g de carbono e formaram-se 22 g de dióxido de carbono. Que massa de oxigénio reagiu?
Ver solução
m(O2) = 22 − 6 = 16 g.
3Exercício 3
Queimaram-se 40 g de cálcio em oxigénio e obtiveram-se 56 g de óxido de cálcio. Calcule a massa de oxigénio que reagiu.
Ver solução
56 − 40 = 16 g de oxigénio.
4Exercício 4
Um prego de ferro com 5,6 g enferruja completamente e passa a ter 8,0 g de óxido. Que massa de oxigénio se combinou com o ferro?
Ver dica
O ganho de massa vem do ar.
Ver solução
8,0 − 5,6 = 2,4 g de oxigénio.
5Exercício 5
Num frasco fechado, 10,0 g de A reagem com B e formam 14,0 g de C e 3,0 g de D. Qual a massa de B?
Ver solução
Produtos: 14,0 + 3,0 = 17,0 g. m(B) = 17,0 − 10,0 = 7,0 g.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre conservação da massa e conservação da energia?
A primeira diz que a massa total de reagentes e produtos é igual numa reação química. A segunda diz que a energia total se conserva, embora possa mudar de forma. São leis diferentes e complementares.
Onde se aplica a lei da conservação da massa na prática?
Em qualquer cálculo de quantidades de reagentes e produtos, como na indústria de cimento (decomposição do calcário) ou na produção de fertilizantes.
Em reações nucleares a massa também se conserva?
Não exatamente: nas reações nucleares a energia libertada corresponde a uma pequena variação de massa. Nas reações químicas essa variação é tão pequena que não se mede, e a lei é válida para o nível escolar.
Que erros se cometem mais sobre esta lei?
Aplicá-la a sistemas abertos sem contar os gases e confundi-la com a conservação do número de moléculas.
Resumo
- Em sistema fechado, m(reagentes) = m(produtos).
- Os átomos reorganizam-se; o seu número e a massa total mantêm-se.
- Em sistema aberto, a massa pode parecer variar porque gases saem ou entram.
- A lei fundamenta o acerto de equações e a estequiometria.
- Lavoisier mostrou-a com pesagens cuidadosas no século XVIII.
Onde aprofundar
- O manual de Química da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
- O manual aberto OpenStax Chemistry (em inglês), capítulos sobre estequiometria.
- A obra de Lavoisier Traité élémentaire de chimie, para o contexto histórico.
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