unitat_1_casals_solucionari

Unitat 1. Estructura de la matèria
Lleis ponderals de les reaccions químiques
1. Segons la llei de Lavoisier o llei de la conservació de la massa: “En tota reacció
química la massa total de les substàncies que reaccionen és igual a la massa total de les
substàncies que s’obtenen”. Per tant, si la massa total que s’obté és de 10,2 g de clorur
de sodi, la massa de clor necessària per reaccionaramb 4,02 g de sodi serà:


m (Cl) = 10,2 g - 4,02 g = 6,18 g de clor

2. Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) va efectuar mesures molt precises de les
masses dels reactius i dels productes de moltes reaccions, fent ús de balances, i va
iniciar així l’aproximació quantitativa als fenòmens químics. Considerat com un dels
fundadors de la química moderna, enuncià el principi de la conservacióde la massa
en el seu Traité élémentaire de chimie, publicat l’any 1789.
John Dalton (1766-1844) va enunciar els seus postulats sobre la naturalesa atòmica
dels elements i compostos a la seva obra New System of Chemical Philosophy, publicada l’any 1808, reeixint a justificar el principi de conservació de la massa de Lavoisier
i la llei de les proporcions definides de Proust. Va proporcionar unabase teòrica fonamental per comprendre l’estructura de la matèria i bandejà les especulacions que
confonien i dificultaven el progrés de la química quantitativa del seu temps.
3.


S
+ Fe
3,21 g
5,58 g

→

FeS
x

a) Segons la llei de Proust:




5,58 g Fe
x
=
3,21 g S 1,23 g S
x = 2,14 g de Fe

b) Llei de Proust: Quan dos elements es combinen per formar un compost determinat, ho fan en unarelació de massa invariable.
4. Segons la llei de Proust, la relació de massa entre el sodi i l’oxigen romandrà invariable; si x és la massa de sodi, (2,943 - x) serà la massa d’oxigen que reaccionarà, per
tant:
1,003 g Na
x
0,6970 g O = 2,943 – x
2

Aïllant s’obté:


x = 1,736 g Na

La massa d’oxigen serà:


m (O2) = 2,943 g - 1,736 g = 1,207 g de O2

5. En aquesta reacció química decombustió, la matèria orgànica de la fusta (lignines,
cel·luloses...) es combina amb l’oxigen de l’aire, el qual no s’ha tingut en compte en
determinar la massa dels reactius. Si tenim present aquesta correcció, llavors sí que
s’ha de complir el principi de conservació de la massa enunciat per Lavoisier.

34
Quimica1_PD_33-103 (CAT).indd 34

26/6/08 11:44:34

 6. John Dalton creia que elsgasos com l’hidrogen, l’oxigen i el nitrogen eren monoatòmics. Així, en reaccionar n àtoms d’hidrogen amb n àtoms d’oxigen s’obtenien n
partícules de vapor d’aigua diatòmiques. A més, a l’època de Dalton se suposava que
n àtoms d’un gas ocupaven el mateix volum que n partícules de vapor d’aigua, si es
mesuraven en les mateixes condicions de pressió i temperatura. Per tant, segons Dalton, un volum degas hidrogen (n àtoms), en reaccionar amb un volum de gas oxigen
(n àtoms), havia de rendir un volum de vapor d’aigua, (n partícules diatòmiques),
d’on resultava una proporció (1:1:1). Segons aquestes idees, la reacció de la síntesi
de l’aigua havia de ser:
n àtoms de gas
n àtoms de gas
n partícules de vapor
hidrogen (monoatòmic) + oxigen (monoatòmic) → d’aigua (diatòmiques)
Però aquestes idees deDalton estaven en desacord amb els resultats experimentals que
Gay-Lussac anava presentant i que eren, per a la mateixa reacció, de (2:1:2). Més endavant, amb Amedeo Avogadro, es confirmaria l’exactitud experimental de Gay-Lussac.
7. Amedeo Avogadro (1776-1856) va introduir el concepte de molècula per designar
agrupacions d’àtoms. Va suposar que els gasos hidrogen, oxigen i nitrogen no erenmonoatòmics, com es creia en temps de Dalton, sinó formats per molècules diatòmiques. Tenint present que el volum que ocupa un mateix nombre de molècules, encara
que siguin de gasos diferents, és el mateix si el mesurem en les mateixes condicions
de pressió i de temperatura, dos volums de gas hidrogen diatòmic més un volum de
gas oxigen diatòmic rendirà dos volums de vapor d’aigua triatòmica:
2n...