Come dimostrare la legge di Lavoisier

La legge di Lavoisier, conosciuta anche come "legge di conservazione della massa", è una delle leggi fondamentali della chimica. Fu enunciata nel XVIII secolo da Antoine-Laurent de Lavoisier e afferma che nel corso di una reazione chimica la somma delle masse dei reagenti ( le sostanze che prendono parte ad una reazione chimica) è uguale alla somma delle masse dei prodotti (le sostanze ottenute al termine della reazione chimica). Partendo da questo presupposto, si può affermare che, nel corso di una reazione chimica, la materia non si crea né si distrugge, ma semplicemente viene mutata, senza alterazioni di alcun tipo nella sua massa. Ecco come dimostrare la legge di Lavoisier.

• Bilancia tecnica
• Becher
• Beuta
• Ghiaccio
• Ioduro di potassio
• Nitrato di piombo

Durante i suoi studi, Lavoisier, condusse una serie di esperimenti sulle reazioni chimiche prestando maggior attenzione agli aspetti quantitativi di queste reazioni. Lavoisier riuscì ad osservare che, se le reazioni venivano condotte in recipienti chiusi, la massa complessiva durante le reazioni chimiche restava invariata. Pertanto, servendosi di una bilancia, eseguì delle misurazioni accurate sulle masse dei reagenti e dei prodotti delle reazioni che aveva ottenuto e riuscì a dimostrare, nel 1789, che la massa totale delle sostanze ottenute dalla reazione chimica era esattamente uguale alla massa totale delle sostanze che aveva messo a reagire tra loro.

Partiamo da un esempio molto pratico. Prendiamo un pezzo di legno e bruciamolo. Quello che ci resta e che risalta subito all'occhio è una piccola quantità di cenere che è stata prodotta dalla combustione. Vedendo questa, possiamo farci ingannare facilmente e pensare che la legge di conservazione della massa non sia corretta. Tuttavia, commetteremmo un errore a pensare questo. Infatti, non solo dobbiamo tener conto della massa degli elementi solidi (legno e cenere) ma dobbiamo considerare anche tutte quelle sostanze gassose che sono state messe in gioco durante questa reazione chimica. Ci basterà condurre un'analisi più approfondita per scoprire che la massa dell'aria consumata durante la combustione e quella del legno (i due elementi reagenti), se sommati, sono esattamente uguali alla somma delle masse della cenere e dei gas prodotti durante la reazione di combustione. Anche in questo caso, quindi, la legge di conservazione della massa di Lavoisier è rispettata.

Il primo esperimento che proponiamo, ci aiuterà a verificare la validità della legge di Lavoisier quando ci troviamo di fronte a delle trasformazioni fisiche, come ad esempio il processo di fusione del ghiaccio. Prima di tutto dobbiamo procurarci dei cubetti di ghiaccio, una beuta da 250 ml e una bilancia tecnica, indispensabile per le misurazioni. Inseriamo i cubetti di ghiaccio nella beuta, la chiudiamo con un tappo e la pesiamo. Dopo aver segnato su un foglio di carta la massa del primo elemento (m1), facciamo sciogliere il ghiaccio e procediamo ad una nuova misurazione. Dopo aver pesato la beuta per la seconda volta, segniamo nuovamente la massa del secondo elemento (m2). Infine confrontiamo le due pesate e vedremo che risulteranno uguali.

Questo secondo esperimento ci aiuterà a verificare la legge di Lavoisier quando ci troviamo di fronte a trasformazioni chimiche. Per questo esperimento avremo bisogno di due elementi chimici come lo ioduro di potassio e il nitrato di piombo. Prendiamo un becher da 200 ml in cui verseremo 50 ml di acqua e una spatola di ioduro di potassio. Sciogliamo la soluzione con l'aiuto di una bacchetta. In un altro becher versiamo 50 ml di acqua e una spatola di nitrato di piombo e sciogliamo di nuovo la soluzione. Pesiamo poi i due becher contenenti le due soluzioni e annotiamo il risultato. Versiamo il contenuto di un becher nell'altro e osserviamo una reazione chimica che produrrà un elemento solido di colore giallo. Pesiamo di nuovo i due becher e confrontiamo il risultato con quello precedente. Anche in questo caso il peso delle masse sarà uguale.

• Esperimenti

• Esperimenti: come fare le nuvole
• Come realizzare l'esperimento di Venturi