Question

“Quando um objeto de ferro enferruja ao ar, sua massa aumenta. Quando um palito de fósforo é aceso, sua massa diminui. Essas observações violam a lei da conservação das massas? Justifique sua resposta”

Answer 1

Não.
O enferrujamento se dá pela oxidação do ferro, que é a reação do ferro com o oxigênio atmosférico (O2) na presença de água (H2O), conforme equação geral a seguir:

2Fe + O2 + H2O => 2Fe(OH)2

Na ferrugem, Fe(OH)2, houve a incorporação da massa da água e da massa do oxigênio ao ferro elementar, o que lhe aumentou a massa final, pois trata-se de uma reação de síntese ou adição. No entanto, note que a massa do ferro, isoladamente, permanece constante em ambos lados da equação.

Com relação ao fósforo, sua massa final realmente diminui, mas a massa entre os produtos e os reagentes permanece constante. O que ocorre é que, na combustão do fósforo em um sistema aberto, os gases provenientes da combustão do fósforo são perdidos para a atmosfera, por isso há a redução da massa total final do palito queimado, isoladamente. No entanto, se a mesma experiência for realizada em um sistema fechado, em que os gases provenientes da combustão ficarão retidos, constatar-se-á que a massa dos reagentes (palito intacto + oxigênio) será a mesma do palito queimado somado com as massas dos gases gerados pela combustão.
Por essa razão, a lei da Lavoisier só pode ser eficientemente comprovada em sistemas fechados, ou seja, em que não há trocas com o ambiente/atmosfera