Закон о очувању материје, примене, експерименти и примери

Тхе закон очувања материје или масе је оно што каже да се у било којој хемијској реакцији материја не ствара или уништава. Овај закон се заснива на чињеници да су атоми недељиве честице у овој врсти реакција; док су у нуклеарним реакцијама атоми фрагментирани, због чега се не сматрају хемијским реакцијама. 

Ако се атоми не униште, онда када елемент или једињење реагује, број атома мора бити константан пре и после реакције; што се преводи у константну масу између укључених реагенса и производа.

Ово је увек случај ако нема цурења које узрокује губитак материје; али ако је реактор херметички затворен, ниједан атом "не нестаје", и зато напуњена маса мора бити једнака маси након реакције.

Ако је производ чврст, с друге стране, његова маса ће бити једнака зброју укључених реагенса за његово формирање. На исти начин као што се дешава са течним или гасовитим производима, више је склон грешкама приликом мерења својих резултујућих маса.

Овај закон је настао из експеримената из прошлих векова, ојачаних доприносима неколико познатих хемичара, као што је Антоан Лавоисиер.

Размотрите реакцију између А и Б₂ да формира АБ₂ (топ имаге) Према закону о очувању материје, маса АБ₂ мора бити једнака збиру маса А и Б₂, респективно. Затим, ако 37г А реагује са 13г Б₂, производ АБ₂ мора да тежи 50г.

Стога, у хемијској једначини, маса реактаната (А и Б₂) мора увек бити једнака маси производа (АБ₂).

Пример који је веома сличан ономе који смо управо описали је формирање металних оксида, као што су рђа или рђа. Рђа је тежа од гвожђа (иако можда не изгледа тако) јер је метал реаговао са масом кисеоника да би произвео оксид.

Индек

• 1 Шта је закон очувања материје или масе?
  • 1.1 Лавоисиеров допринос
• 2 Како се овај закон примењује у хемијској једначини?
  • 2.1 Основни принципи
  • 2.2 Хемијска једначина
• 3 Експерименти који демонстрирају закон
  • 3.1 Спаљивање метала
  • 3.2 Отпуштање кисеоника
• 4 Примјери (практичне вјежбе)
  • 4.1 Разлагање живиног моноксида
  • 4.2 Спаљивање магнезијумске траке
  • 4.3 Калцијум хидроксид
  • 4.4 Бакар оксид
  • 4.5 Стварање натријум хлорида
• 5 Референце

Шта је закон очувања материје или масе?

Овај закон наводи да је хемијска реакција маса реактаната једнака маси производа. Закон се изражава фразом "материја није створена нити уништена, све је трансформисана", како ју је објавио Јулиус Вон Маиер (1814-1878).

Закон је самостално израдио Михаил Ламаносов, 1745. године, и Антоан Лавоисиер 1785. Док је Ламаносовљево истраживање о Закону о очувању мисе било пред Лавоисиеровим, они нису били познати у Европи. за писање на руском језику.

Експерименти које је спровео Роберт Боиле 1676. године навели су их да истакну да када се материјал спалио у отвореном контејнеру, материјал је повећао своју тежину; можда због трансформације коју је искусио сам материјал.

Лавоисерови експерименти о спаљивању материјала у контејнерима са ограниченим уносом ваздуха показали су повећање тежине. Овај резултат је био у складу са резултатом који је добио од Бојла.

Допринос Лавоисиер-а

Међутим, закључак је био другачији. Он је сматрао да је током спаљивања из ваздуха извађена количина масе, што би објаснило повећање масе која је уочена у материјалима изложеним спаљивању.

Лавоисер је сматрао да је маса метала остала константна током спаљивања, те да смањење спаљивања у затвореним контејнерима није узроковано смањењем флојиста (концепт који се не користи), претпостављеном суштином везаном за производњу топлоте..

Лавоисер је напоменуо да је уочено смањење узроковано, пре, смањењем концентрације гасова у затвореним контејнерима.

Како се овај закон примењује у хемијској једначини?

Закон конзервације масе је од пресудног значаја у стехиометрији, дефинишући га као израчунавање квантитативних односа између реактаната и производа присутних у хемијској реакцији..

Принципи стехиометрије су 1792. године објавили Јеремиас Бењамин Рицхтер (1762-1807), који га је дефинисао као науку која мери квантитативне пропорције или масовне односе хемијских елемената који су укључени у реакцију.

У хемијској реакцији постоји модификација супстанци које интервенирају у њој. Примијећено је да се реактанти или реактанти троше да би произвели производе.

Током хемијске реакције долази до руптура веза између атома, као и до формирања нових веза; али број атома укључених у реакцију остаје непромењен. То је оно што је познато као закон очувања материје.

Основни принципи

Овај закон подразумева два основна принципа:

-Укупан број атома сваке врсте је једнак у реактантима (пре реакције) иу производима (након реакције).

-Укупна сума електричних набоја пре и после реакције остаје константна.

То је зато што број субатомских честица остаје константан. Ове честице су неутрони без електричног набоја, протони са позитивним набојем (+), и електрони са негативним набојем (-). Дакле, електрични набој се не мијења током реакције.

Хемијска једначина

Рекавши горе наведено, када представљамо хемијску реакцију помоћу једначине (као што је она на главној слици), морају се поштовати основни принципи. Хемијска једначина користи симболе или репрезентације различитих елемената или атома и како су груписани у молекуле пре или после реакције.

Следећа једначина ће се поново користити као пример:

А + Б₂    => АБ₂

Индекс је број који се налази на десној страни елемената (Б₂ и АБ₂) у свом доњем делу, указујући на број атома елемента присутног у молекулу. Овај број се не може мењати без производње новог молекула, различитог од оригиналног.

Стехиометријски коефицијент (1, у случају А и остатак врсте) је број који се налази у лијевом дијелу атома или молекула, што указује на број њих који су укључени у реакцију.

У хемијској једначини, ако је реакција иреверзибилна, поставља се једна стрелица која указује на смер реакције. Ако је реакција реверзибилна, постоје двије стрелице у супротном смјеру. Са леве стране стрелица налазе се реагенси или реактанти (А и Б)₂), док су са десне стране производи (АБ₂).

Свинг

Балансирање хемијске једначине је поступак који дозвољава да се изједначи број атома хемијских елемената присутних у реактантима са онима производа.

Другим речима, количина атома сваког елемента мора бити једнака на страни реактаната (пре стрелице) и на страни производа реакције (после стрелице).

Речено је да када је реакција уравнотежена, Закон о масовној акцији се поштује.

Због тога је битно да се изједначи број атома и електричних набоја са обе стране стрелице у хемијској једначини. Такође, сума маса реактаната мора бити једнака збиру маса производа.

За случај представљене једначине, он је већ избалансиран (једнак број А и Б на обе стране стрелице).

Експерименти који демонстрирају закон

Спаљивање метала

Лавоисер, посматрајући спаљивање метала као што је олово и коситар у затвореним посудама са ограниченим уносом ваздуха, приметио је да су метали прекривени калцинатом; и такође, да је тежина метала у одређено време грејања била једнака почетној.

Како се опажа повећање тежине приликом спаљивања метала, Лавоисер је помислио да се опажена вишак тежине може објаснити одређеном масом нечега што се извлачи из ваздуха током спаљивања. Због тога је маса остала константна.

Овај закључак, који се може сматрати са слабом научном основом, није такав, с обзиром на Лавоисерово знање о постојању кисеоника до тренутка када је он објавио свој Закон (1785).

Окиген релеасе

Кисик је 1772. године открио Царл Виллхелм Сцхееле. Након тога га је Јосепх Приеслеи открио самостално и објавио резултате својих истраживања, три године прије него што је Сцхееле објавио своје резултате о истом плину..

Приеслеи је загревао живин моноксид и сакупио гас који је повећао сјај пламена. Штавише, увођење мишева у контејнер са гасом учинило их је активнијим. Приеслеи је назвао овај дефогистирани гас.

Приеслеи је своја запажања пренио Антоинеу Лавоисеру (1775), који је поновио своје експерименте који показују да је плин био у зраку иу води. Лавоисер је препознао гас као нови елемент, дајући му име кисеоника.

Када је Лавоисиер користио као аргумент за изјашњавање о свом закону, да је вишак масе у спаљивању метала настао због нечега што је извађено из ваздуха, он је мислио о кисеонику, елементу који је комбинован са металима током спаљивања.

Примери (практичне вежбе)

Разлагање живиног моноксида

Ако се загреје 232,6 живиног моноксида (ХгО), он се разлаже у живу (Хг) и молекуларни кисеоник (О)₂). На основу закона очувања масе и атомске масе: (Хг = 206,6 г / мол) и (О = 16 г / мол), назначити масу Хг и О₂ то је формирано.

ХгО => Хг + О₂

232.6 г 206.6 г 32 г

Прорачуни су веома директни, јер се тачно један мол ХгО разлаже.

Спаљивање магнезијумске траке

Магнезијумска трака од 1.2 г је спаљена у затвореној посуди која садржи 4 г кисеоника. Након реакције, преостало је 3,2 г неизреагованог кисеоника. Колико магнезијум оксида је настало?

Прва ствар коју треба израчунати је маса кисеоника која је реаговала. Ово се може лако израчунати, користећи одузимање:

Маса О₂ који реагује = почетна маса О₂ - коначна маса О₂

(4 - 3.2) г О₂

0.8 г О₂

На основу закона конзервације масе, може се израчунати маса насталог МгО.

Маса МгО = маса Мг + маса О

1.2 г + 0.8 г

2.0 г МгО

Калцијум хидроксид

Маса од 14 г калцијум оксида (ЦаО) реагује са 3,6 г воде (Х₂О), који је потпуно потрошен у реакцији да би се формирало 14,8 г калцијум хидроксида, Ца (ОХ)₂:

Колико калцијум оксида реагује да формира калцијум хидроксид?

Колико калцијум оксида је остало?

Реакција се може схематизовати следећом једначином:

ЦаО + Х₂О => Ца (ОХ)₂

Једнаџба је уравнотежена. Стога је у складу са законом о очувању масе.

Маса ЦаО укључена у реакцију = маса Ца (ОХ)₂ - Х масс₂О

14.8 г - 3.6 г

11,2 г ЦаО

Стога се ЦаО који није реаговао (онај који је остао) израчунава одузимањем:

Преостала маса ЦаО = маса присутна у реакцији - маса која је интервенирала у реакцији.

14 г ЦаО - 11,2 г ЦаО

2.8 г ЦаО

Бакар оксид

Колико ће оксида бакра (ЦуО) настати када 11 г бакра (Цу) у потпуности реагује са кисеоником (О₂)? Колико је кисеоника потребно у реакцији?

Први корак је балансирање једначине. Балансирана једначина је следећа:

2Цу + О₂ => 2ЦуО

Једнаџба је уравнотежена, тако да је у складу са законом о очувању масе.

Атомска маса Цу је 63.5 г / мол, а молекулска тежина ЦуО је 79.5 г / мол.

Потребно је одредити колико се ЦуО формира из потпуне оксидације 11 г Цу:

ЦуО маса = (11 г Цу) ∙ (1 мол Цу / 63,5 г Цу) ∙ (2 мол ЦуО / 2 мол Цу) ∙ (79,5 г ЦуО / мол ЦуО)

Облик ЦуО масе = 13,77 г

Према томе, разлика маса између ЦуО и Цу даје количину кисеоника укључену у реакцију:

Маса кисеоника = 13,77 г - 11 г

1.77 г О₂

Настајање натријум хлорида

Маса хлора (Цл₂) 2,47 г реагује са довољно натријума (На) и формира се 3,82 г натријум хлорида (НаЦл). Колико је На реаговало?

Балансирана једначина:

2На + Цл₂ => 2НаЦл

Према закону о очувању масе:

Маса На = маса НаЦл - маса Цл₂

3.82 г - 2.47 г

1.35 г На

Референце

1. Флорес, Ј. Куимица (2002). Едиториал Сантиллана.
2. Википедиа. (2018). Закон о очувању материје. Преузето са: ен.википедиа.орг
3. Национални политехнички институт. (с.ф.). Закон о очувању масе. ЦГФИЕ. Преузето са: аев.цгфие.ипн.мк
4. Хелменстине, Анне Марие, Пх.Д. (18. јануар 2019). Закон о конзервацији мисе. Преузето са: тхоугхтцо.цом
5. Схрестха Б. (18. новембар 2018). Закон очувања материје. Цхемистри ЛибреТектс. Преузето са: цхем.либретектс.орг