Essa generalização, denominada lei das proporções definidas (ou simplesmente lei de Proust), foi publicada por ele em um artigo de 1794. Em outras palavras, ela estabelece que a proporção em massa dos elementos que participam da composição de uma substância é constante; desse modo, é possível determinar a regularidade matemática das transformações químicas. É interessante mencionar que houve precursores dessa generalização, cientistas que partilharam do mesmo ponto de vista, em especial Guyton de Morveau, colaborador de Lavoisier, o químico escocês Thomas Thomson (1773-1852), entre outros. Como exemplo de aplicação dessa lei, vamos considerar a reação entre os gases hidrogênio e oxigênio para a formação de água. Observe os resultados de três experimentos com esses elementos: Tabela 2. Reação entre os gases hidrogênio e oxigênio
+
•
Experimentos
Gás hidrogênio
1
2g
16 g
18 g
2
6g
48 g
54 g
3
10 g
80 g
90 g
Gás oxigênio
Agua
~
Quando a massa de um dos participantes do processo aumenta, para que toda a massa desse participante reaja, a massa do out ro participante também deverá aumentar em uma proporção fixa. Matematicamente, podemos demonstrar essa lei da seguinte forma: massa de gás hidrogênio massa de gás oxigênio
1O g 1 6g = = 48 g 80 g 8
2g 16 g
Assim, a massa de gás oxigênio que reage com gás hidrogênio é sempre 8 vezes maior. Por isso, como dissemos, a composição química de uma substância é sempre a mesma, independentemente da forma como ela é obtida. Embora a água possa ser produzida de diversas maneiras (por processos naturais ou laboratoriais), a participação em massa do gás hidrogênio e do gás oxigênio é sempre de 1 : 8. Vejamos, neste outro exemplo, a reação entre mercúrio e gás oxigênio para produzir óxido de mercúrio: Tabela 3. Reação entre mercúrio e gás oxigênio Experimentos
Mercúrio
+
Gás oxigênio
~
' Oxido de mercúrio
1
200g
16 g
216 g
2
75 g
6g
81 g
3
125 g
10 g
135 g
massa de mercúrio massa de gás oxigênio
200 g 16 g
75 g 6g
125 g 10 g
25 2
Desse modo, independentemente da forma como o óxido de mercúrio é formado, a proporção entre o mercúrio e o gás oxigênio é sempre de 25 : 2. Se em ambos os exemplos de reação tivermos uma quantidade maior de um dos reagentes em relação à proporção fixa, dizemos que esse reagente está em excesso. Por exemplo, em uma reação entre 140 g de mercúrio e 1O g de gás oxigênio e em outra entre 20 g de gás hidrogênio e 80 g de gás oxigênio, haverá um excesso de 15 g de mercúrio e de 1O g de gás hidrogênio, respectivamente. A lei de Proust nos permite distinguir substância de mistura. Em uma mistura, a proporção é variável.
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Capítulo 3