Tornar a la portadaFísica i Química · 3r ESO · Canviar d'assignatura
Començar gratis
ESO 3r · Física i Química
El canvi · Les lleis de les reaccions químiques

Llei de les proporcions definides (Proust)

Si analitzes aigua de l'aixeta de casa teva i aigua d'una glacera dels Alps, tindran la mateixa proporció d'hidrogen i oxigen? La resposta és sí, sempre, i aquest fet tan simple és una de les lleis més útils de la química.

Et convé dominar: Proporcionalitat directa (1r d'ESO)
Et convé dominar: Substàncies pures i mescles (2n d'ESO)

El descobriment de Proust

A finals del segle XVIII, el químic francès Joseph Louis Proust va analitzar un mateix compost obtingut de fonts molt diferents (minerals naturals, reaccions de laboratori...) i va comprovar una cosa sorprenent: la proporció entre els elements que el formaven era sempre idèntica.

Tres mostres d'aigua d'origen diferent (pluja, laboratori i glacera) tenen la mateixa composició en massa: 1 g d'hidrogen per cada 8 g d'oxigen. aigua de pluja aigua de laboratori aigua d'una glacera 1 g H 8 g O 1 g H 8 g O 1 g H 8 g O en les tres: 1 g de H per cada 8 g de O
Practica★☆☆Sense començar
Analitzem aigua destil·lada d'un laboratori i aigua de pluja recollida i purificada. En quina proporció es combinen l'hidrogen i l'oxigen en cadascuna? Què diu la llei…

Analitzem aigua destil·lada d'un laboratori i aigua de pluja recollida i purificada. En quina proporció es combinen l'hidrogen i l'oxigen en cadascuna? Què diu la llei de Proust sobre la procedència de les mostres?

Resoldre

Calcular amb una proporció fixa

Si coneixes la proporció d'un compost, pots calcular la massa d'un element a partir de la massa de l'altre, igual que faries amb una recepta de cuina.

Fixa't: com més hidrogen hi poses, més oxigen necessites per mantenir exactament la mateixa proporció $1:8$.

Practica★☆☆Sense començar
En l'aigua, l'hidrogen i l'oxigen es combinen en la proporció $1\ \text{g}$ d'hidrogen per cada $8\ \text{g}$ d'oxigen. Quants grams d'oxigen es combinaran amb…

En l'aigua, l'hidrogen i l'oxigen es combinen en la proporció $1\ \text{g}$ d'hidrogen per cada $8\ \text{g}$ d'oxigen. Quants grams d'oxigen es combinaran amb $4\ \text{g}$ d'hidrogen?

Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
Per formar diòxid de carboni, el carboni i l'oxigen es combinen en la proporció $3\ \text{g}$ de carboni per cada $8\ \text{g}$ d'oxigen. Quina massa d'oxigen necessites…

Per formar diòxid de carboni, el carboni i l'oxigen es combinen en la proporció $3\ \text{g}$ de carboni per cada $8\ \text{g}$ d'oxigen. Quina massa d'oxigen necessites per cremar del tot $9\ \text{g}$ de carboni?

Resoldre
Practica★★☆Sense començar
El calci i l'oxigen es combinen en la proporció $5:2$ per formar calç viva (òxid de calci). a) Quina massa de calci es combina amb $16\ \text{g}$ d'oxigen? b) Quina…

El calci i l'oxigen es combinen en la proporció $5:2$ per formar calç viva (òxid de calci).

  1. a) Quina massa de calci es combina amb $16\ \text{g}$ d'oxigen?
  2. b) Quina massa de calç viva s'obté?
Resoldre

Són el mateix compost?

La llei de Proust també serveix a la inversa: si et donen dues mostres amb masses diferents dels mateixos elements, pots comprovar si són compatibles amb el mateix compost calculant la proporció de cadascuna.

Comparació de dues mostres de ferro i oxigen amb diferent massa: el quocient entre les masses de Fe i O és 2,33 en totes dues, així que són compatibles amb el mateix compost. masses de cada mostra quocient m(Fe) / m(O) mostra A 14 g Fe + 6 g O mostra B 21 g Fe + 9 g O 14 / 6 ≈ 2,33 21 / 9 ≈ 2,33 mateixa proporció: compatible amb el mateix compost (les masses difereixen, però el quocient coincideix)
Practica★☆☆Sense començar
Una mostra d'aigua conté $2\ \text{g}$ d'hidrogen i $16\ \text{g}$ d'oxigen; una altra mostra conté $5\ \text{g}$ d'hidrogen i $40\ \text{g}$ d'oxigen. La figura compara…

Una mostra d'aigua conté $2\ \text{g}$ d'hidrogen i $16\ \text{g}$ d'oxigen; una altra mostra conté $5\ \text{g}$ d'hidrogen i $40\ \text{g}$ d'oxigen. La figura compara la composició de les dues mostres.

hidrogen oxigen 16 g 2 g mostra A 40 g 5 g mostra B

Calcula la proporció entre hidrogen i oxigen a cada mostra i raona si poden ser el mateix compost.

Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
Una mostra conté $3\ \text{g}$ de carboni i $8\ \text{g}$ d'oxigen, i una altra conté $3\ \text{g}$ de carboni i $4\ \text{g}$ d'oxigen. Poden ser el mateix compost?…

Una mostra conté $3\ \text{g}$ de carboni i $8\ \text{g}$ d'oxigen, i una altra conté $3\ \text{g}$ de carboni i $4\ \text{g}$ d'oxigen. Poden ser el mateix compost? Justifica la teva resposta amb la llei de Proust.

Resoldre
Practica★★☆Sense començar
Un laboratori analitza dues mostres d'un òxid de ferro. La mostra A conté $14\ \text{g}$ de ferro i $6\ \text{g}$ d'oxigen; la mostra B conté $21\ \text{g}$ de ferro i…

Un laboratori analitza dues mostres d'un òxid de ferro. La mostra A conté $14\ \text{g}$ de ferro i $6\ \text{g}$ d'oxigen; la mostra B conté $21\ \text{g}$ de ferro i $9\ \text{g}$ d'oxigen. Calcula la proporció de cadascuna i decideix si són el mateix compost.

Resoldre

Dos elements, més d'un compost

De vegades, dos elements es combinen en més d'una proporció fixa, i cada proporció dona lloc a un compost diferent, amb propietats diferents.

Esquema atòmic de dos òxids de coure diferents: Cu₂O amb dos àtoms de coure per un d'oxigen i CuO amb un àtom de coure per un d'oxigen. CuCuO Cu₂O 2 Cu per 1 O CuO CuO 1 Cu per 1 O
Practica★★☆Sense començar
El coure pot formar dos òxids diferents. En una mostra, $8\ \text{g}$ de coure es combinen amb $2\ \text{g}$ d'oxigen; en una altra mostra, $8\ \text{g}$ de coure es…

El coure pot formar dos òxids diferents. En una mostra, $8\ \text{g}$ de coure es combinen amb $2\ \text{g}$ d'oxigen; en una altra mostra, $8\ \text{g}$ de coure es combinen amb $1\ \text{g}$ d'oxigen. La figura compara la composició de les dues mostres.

mostra 1 8 g 2 g mostra 2 8 g 1 g coure oxigen

Es tracta del mateix òxid? Com ho saps?

Resoldre
Practica★★★Sense començar
Analitzem tres mostres d'«òxid de ferro». La mostra A conté $14\ \text{g}$ de ferro i $6\ \text{g}$ d'oxigen; la mostra B, $14\ \text{g}$ de ferro i $4\ \text{g}$…

Analitzem tres mostres d'«òxid de ferro». La mostra A conté $14\ \text{g}$ de ferro i $6\ \text{g}$ d'oxigen; la mostra B, $14\ \text{g}$ de ferro i $4\ \text{g}$ d'oxigen; la mostra C, $21\ \text{g}$ de ferro i $9\ \text{g}$ d'oxigen.

  1. a) Calcula la proporció ferro:oxigen de cada mostra.
  2. b) Quines són el mateix compost?
  3. c) Explica per què el ferro pot donar lloc a més d'un òxid diferent.
Resoldre
Practica★★★Sense començar
El carboni i l'oxigen poden formar dos gasos diferents. A la mostra A hi ha $6\ \text{g}$ de carboni i $8\ \text{g}$ d'oxigen; a la mostra B hi ha $6\ \text{g}$ de…

El carboni i l'oxigen poden formar dos gasos diferents. A la mostra A hi ha $6\ \text{g}$ de carboni i $8\ \text{g}$ d'oxigen; a la mostra B hi ha $6\ \text{g}$ de carboni i $16\ \text{g}$ d'oxigen. La figura mostra el model de cada molècula.

mostra A C O 6 g de C 8 g de O mostra B O C O 6 g de C 16 g de O
  1. a) Calcula la proporció carboni:oxigen de cada mostra.
  2. b) Són el mateix compost?
  3. c) Sabent que un dels gasos és el monòxid de carboni (molt tòxic) i l'altre és el diòxid de carboni, explica per què la llei de Proust permet distingir-los encara que estiguin formats pels mateixos elements.
Resoldre

Quan sobra reactiu

Si mescles dos elements sense respectar-ne la proporció exacta, no tot reacciona: el que està en excés sobra sense combinar-se.

Barres a escala: 10 g d'hidrogen davant de 64 g d'oxigen, que només n'hi ha prou per a 8 g d'hidrogen; els 2 g d'hidrogen restants sobren sense reaccionar. Escala: 1 g de H ≙ 8 g de O (cada barra de H es compara amb el seu oxigen) Hidrogen (10 g) 8 g reaccionen 2 g de H sobren sense reaccionar Oxigen (64 g) 64 g O equivalen a només 8 g de H Reacciona Sobra (excés)
Practica★★☆Sense començar
En un recipient tancat posem $10\ \text{g}$ d'hidrogen i $64\ \text{g}$ d'oxigen i fem que reaccionin (la proporció de combinació és $1:8$). La figura mostra el…

En un recipient tancat posem $10\ \text{g}$ d'hidrogen i $64\ \text{g}$ d'oxigen i fem que reaccionin (la proporció de combinació és $1:8$). La figura mostra el recipient abans de la reacció.

hidrogen 10 g oxigen 64 g
  1. a) Reacciona tot l'hidrogen?
  2. b) Quina massa d'aigua es forma?
  3. c) Sobra algun gas? Quina massa?
Resoldre
Practica★★★Sense començar
Barregem $16\ \text{g}$ d'hidrogen amb $100\ \text{g}$ d'oxigen i provoquem la reacció (proporció $1:8$). a) Quina massa de cada gas reacciona? b) Quina massa d'aigua es…

Barregem $16\ \text{g}$ d'hidrogen amb $100\ \text{g}$ d'oxigen i provoquem la reacció (proporció $1:8$).

  1. a) Quina massa de cada gas reacciona?
  2. b) Quina massa d'aigua es forma?
  3. c) Quina massa d'hidrogen sobra?
Resoldre
Practica★★★Sense començar
Un alumne afirma: «Si poso el doble d'oxigen, l'aigua que es formi portarà el doble d'oxigen». Per comprovar-ho posem $4\ \text{g}$ d'hidrogen amb $64\ \text{g}$…

Un alumne afirma: «Si poso el doble d'oxigen, l'aigua que es formi portarà el doble d'oxigen». Per comprovar-ho posem $4\ \text{g}$ d'hidrogen amb $64\ \text{g}$ d'oxigen (el doble del necessari).

  1. a) Calcula la massa d'aigua que es forma i la massa d'oxigen que sobra.
  2. b) Explica amb la llei de Proust per què l'alumne s'equivoca.
Resoldre

Resum

Veure tots els exercicis d'aquest apartat