Закон за опазване на материята, приложения, експерименти и примери

на закон за запазване на материята или масата е това, което гласи, че при всяка химична реакция материята не се създава или унищожава. Този закон се основава на факта, че атомите са неделими частици в този тип реакции; докато в ядрените реакции атомите са фрагментирани, поради което те не се считат за химични реакции. 

Ако атомите не се разрушават, тогава, когато даден елемент или съединение реагира, броят на атомите трябва да се поддържа постоянен преди и след реакцията; което се превръща в постоянна маса между реагентите и включените продукти.

Това винаги е така, ако няма изтичане, което причинява загуба на материя; но ако реакторът е херметически затворен, никакъв атом "не изчезва" и следователно заредената маса трябва да бъде равна на масата след реакцията..

Ако продуктът е твърд, от друга страна, неговата маса ще бъде равна на сбора от включените реагенти за неговото образуване. По същия начин се случва с течни или газообразни продукти, но по-склонни да правят грешки при измерването на получените маси.

Този закон е роден от експерименти от минали векове, подсилени от приноса на няколко известни химици, като Антоан Лавуазие..

Помислете за реакцията между А и В₂ да се образува AB₂ (отгоре изображение) Според закона за запазване на материята, масата на AB₂ трябва да бъде равна на сумата от масите на А и В₂, съответно. След това, ако 37g от А реагира с 13g от В₂, продукта AB₂ трябва да тежи 50 грама.

Следователно, в химическото уравнение, масата на реагентите (А и В₂) трябва винаги да бъде равна на масата на продуктите (AB₂).

Пример, много подобен на току-що описания, е този на образуването на метални оксиди като ръжда или ръжда. Ръждата е по-тежка от желязото (въпреки че може да не изглежда така), защото металът реагира с маса кислород, за да генерира оксида.

индекс

• 1 Какъв е законът за запазване на материята или масата?
  • 1.1 Приносът на Lavoisier
• 2 Как се прилага този закон в химическото уравнение?
  • 2.1 Основни принципи
  • 2.2 Химично уравнение
• 3 Експерименти, които демонстрират закона
  • 3.1 Изгаряне на метали
  • 3.2 Изпускане на кислород
• 4 примера (практически упражнения)
  • 4.1 Разлагане на живачен монооксид
  • 4.2 Изгаряне на магнезиева лента
  • 4.3 Калциев хидроксид
  • 4.4 Меден оксид
  • 4.5 Образуване на натриев хлорид
• 5 Препратки

Какъв е законът за запазване на материята или масата?

Този закон гласи, че при химична реакция масата на реагентите е равна на масата на продуктите. Законът се изразява във фразата "материята не е нито създадена, нито унищожена, всичко се трансформира", както бе изтъкнато от Юлий фон Майер (1814-1878).

Законът е изготвен самостоятелно от Михаил Ламаносов през 1745 г. и от Антоан Лавуазие през 1785 г. Докато изследванията на Ламаносов за Закона за опазване на Масата предхождат тези на Лавуазие, те не са били известни в Европа. за писане на руски език.

Експериментите, проведени през 1676 г. от Робърт Бойл, ги накараха да посочат, че когато материалът е изгорен в отворен контейнер, материалът увеличава теглото си; може би поради трансформация, преживяна от самия материал.

Експериментите на Лавоазер за изгаряне на материали в контейнери с ограничен прием на въздух показват увеличаване на теглото. Този резултат е в съответствие с този, получен от Бойл.

Принос на Лавуазие

Заключението на Лавуазие обаче беше различно. Той смята, че по време на изгарянето от въздуха е извлечено количество маса, което би обяснило увеличаването на масата, наблюдавана в материалите, подложени на изгаряне..

Лавоузер смята, че масата на металите остава постоянна по време на изгарянето и че намаляването на изгарянето в затворените контейнери не е причинено от намаляване на флоисто (понятието в неизползван вид), предполагаема същност, свързана с производството на топлина..

Лавуер отбеляза, че наблюдаваното намаление е причинено по-скоро от намаляване на концентрацията на газове в затворени контейнери.

Как се прилага този закон в химическото уравнение?

Законът за запазване на масата има трансцендентално значение в стехиометрията, определяйки последното като изчисляване на количествените връзки между реагентите и продуктите, присъстващи в химическа реакция..

Принципите на стехиометрията бяха изявени през 1792 г. от Jeremías Benjamín Richter (1762-1807), който го определи като наука, която измерва количествените пропорции или масовите отношения на химичните елементи, които участват в реакцията.

При химична реакция има модификация на веществата, които се намесват в нея. Наблюдава се, че реагентите или реагентите се консумират за получаване на продуктите.

По време на химическата реакция има разкъсвания на връзки между атомите, както и образуването на нови връзки; но броят на атомите, участващи в реакцията, остава непроменен. Това е така нареченият закон за опазване на материята.

Основни принципи

Този закон предполага два основни принципа:

-Общият брой на атомите от всеки тип е равен в реагентите (преди реакцията) и в продуктите (след реакцията).

-Общата сума на електрическите заряди преди и след реакцията остава постоянна.

Това е така, защото броят на субатомните частици остава постоянен. Тези частици са неутрони без електрически заряд, протони с положителен заряд (+) и електрони с отрицателен заряд (-). Така електрическият заряд не се променя по време на реакция.

Химично уравнение

След като казахме гореизложеното, когато се представя химическа реакция чрез уравнение (като това на основното изображение), основните принципи трябва да бъдат спазвани. Химичното уравнение използва символи или представяния на различните елементи или атоми и как те са групирани в молекули преди или след реакцията.

Следното уравнение ще бъде използвано отново като пример:

A + B₂    => AB₂

Индексът е число, което се поставя от дясната страна на елементите (В₂ и AB₂) в долната си част, показваща броя на атомите на елемент, присъстващ в молекула. Този брой не може да бъде променен без производството на нова молекула, различна от оригиналната.

Стехиометричният коефициент (1, в случая на А и останалата част от вида) е число, което се поставя в лявата част на атомите или молекулите, което показва броя на тези, които участват в реакцията..

В химическото уравнение, ако реакцията е необратима, се поставя единична стрелка, указваща посоката на реакцията. Ако реакцията е обратима, има две стрелки в обратна посока. Отляво на стрелките са реагентите или реагентите (А и В)₂), а отдясно са продуктите (AB₂).

люлеещ

Балансирането на химическото уравнение е процедура, която позволява да се изравни броя на атомите на химичните елементи, присъстващи в реагентите с тези на продуктите.

С други думи, количеството на атомите на всеки елемент трябва да бъде равно на страната на реагентите (преди стрелката) и на продуктовата страна на реакцията (след стрелката).

Казва се, че когато реакцията е балансирана, се спазва Законът за масовите действия.

Затова е важно да се балансира броят на атомите и електрическите заряди от двете страни на стрелката в химическо уравнение. Също така, сумата от масите на реагентите трябва да бъде равна на сумата от масите на продуктите.

За случая на представеното уравнение, той вече е балансиран (равен брой A и B от двете страни на стрелката).

Експерименти, които демонстрират закона

Изгаряне на метали

Lavoiser, наблюдавайки изгарянето на метали като олово и калай в затворени контейнери с ограничен прием на въздух, забелязал, че металите са покрити с калцинат; и също така, че теглото на метала в определено време на нагряване е равно на първоначалното.

Тъй като при изгарянето на метал се наблюдава увеличаване на теглото, Lavoiser смята, че наблюдаваното свръх тегло може да се обясни с определена маса от нещо, което се извлича от въздуха по време на изгарянето. Поради тази причина масата остава постоянна.

Това заключение, което може да се разглежда със слаба научна основа, не е такова, като се има предвид знанието на Лавоузер за съществуването на кислород до момента, в който той изяви своя закон (1785)..

Освобождаване на кислород

Кислородът е открит от Карл Вилхелм Шееле през 1772 г. Впоследствие Джоузеф Присли го открил самостоятелно и публикувал резултатите от своите изследвания три години преди Шеле да публикува резултатите си за същия газ..

Присли нагрява живачен монооксид и събира газ, който води до увеличаване блясъка на пламъка. Освен това, въвеждането на мишките в контейнер с газа ги прави по-активни. Присли наричаше този дефинизиран газ.

Priesley съобщава своите наблюдения на Antoine Lavoiser (1775), който повтаря експериментите си, показващи, че газът е във въздуха и във водата. Lavoiser разпознава газа като нов елемент, който му дава името на кислород.

Когато Лавоазие използвал като аргумент за изясняване на закона, че излишната маса, наблюдавана при изгарянето на метали, се дължи на нещо, което е извлечено от въздуха, той мисли за кислород, елемент, който се комбинира с метали по време на изгарянето..

Примери (практически упражнения)

Разлагане на живачен монооксид

Ако се загрее 232,6 живачен монооксид (HgO), той се разлага на живак (Hg) и молекулен кислород (O₂). Въз основа на закона за запазване на масата и атомните тегла: (Hg = 206.6 g / mol) и (O = 16 g / mol), посочете масата на Hg и O₂ това се формира.

HgO => Hg + 0₂

232,6 g 206,6 g 32 g

Изчисленията са много преки, тъй като точно един мол HgO се разлага.

Изгаряне на магнезиева лента

Магнезиева лента от 1.2 g се изгаря в затворен контейнер, съдържащ 4 g кислород. След реакцията остава 3.2 g от нереагиралия кислород. Колко магнезиев оксид се образува?

Първото нещо, което трябва да изчислим, е масата на реагиралия кислород. Това може лесно да се изчисли, като се използва изваждане:

Маса на О₂ което реагира = начална маса на О₂ - крайната маса на О₂

(4 - 3.2) gO₂

0.8 g О₂

Въз основа на закона за запазване на масата, може да се изчисли масата на образуваната MgO.

Маса на MgO = маса на Mg + маса на О

1.2 g + 0.8 g

2.0 g MgO

Калциев хидроксид

Маса от 14 g калциев оксид (СаО) реагира с 3.6 g вода (Н₂О), който е напълно изразходван в реакцията за образуване на 14.8 g калциев хидроксид, Ca (OH)₂:

Колко калциев оксид реагира за образуване на калциев хидроксид?

Колко калциев оксид е останал?

Реакцията може да бъде схематизирана чрез следното уравнение:

СаО + Н₂O => Ca (OH)₂

Уравнението е балансирано. Ето защо съответства на закона за запазване на масата.

Маса на СаО, участваща в реакцията = маса на Са (ОН)₂ - Н маса₂О

14.8 g - 3.6 g

11,2 g СаО

Следователно CaO, който не е реагирал (този, който е останал) се изчислява чрез изваждане:

Оставаща маса на CaO = маса, присъстваща в реакцията - маса, която се е включила в реакцията.

14 g СаО - 11,2 g СаО

2.8 g СаО

Меден оксид

Колко меден оксид (CuO) ще се образува, когато 11 g мед (Cu) напълно реагира с кислород (O₂)? Колко кислород е необходим в реакцията?

Първата стъпка е да се балансира уравнението. Балансираното уравнение е както следва:

2Cu + O₂ => 2CuO

Уравнението е балансирано, така че съответства на закона за запазване на масата.

Атомното тегло на Си е 63.5 g / mol, а молекулното тегло на СиО е 79.5 g / mol.

Необходимо е да се определи колко CuO се образува от пълното окисление на 11 g Cu:

CuO маса = (11 g Cu) ∙ (1 mol Cu / 63.5 g Cu) ∙ (2 mol CuO / 2 mol Cu) ∙ (79.5 g CuO / mol CuO)

Оформена CuO маса = 13.77 g

Следователно, разликата в масите между CuO и Cu дава количеството кислород, участващ в реакцията:

Кислородна маса = 13.77 g - 11 g

1.77 g₂

Образуване на натриев хлорид

Маса от хлор (Cl₂) 2.47 g взаимодейства с достатъчно количество натрий (Na) и се образува 3.82 g натриев хлорид (NaCl). Колко Na реагира?

Балансирано уравнение:

2Na + Cl₂ => 2NaCl

Съгласно закона за опазване на масата:

Маса на Na = маса на NaCl - маса Cl₂

3.82 g - 2.47 g

1.35 g Na

препратки

1. Flores, J. Química (2002). Редакционна Santillana.
2. Wikipedia. (2018). Закон за опазване на материята. Изтеглено от: en.wikipedia.org
3. Национален политехнически институт. (Н.О.). Закон за опазване на масата. CGFIE. Получено от: aev.cgfie.ipn.mx
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (18 януари 2019 г.). Закон за опазване на масата. Възстановен от: thoughtco.com
5. Шреща Б. (18 ноември 2018 г.). Законът за опазване на материята. Химия LibreTexts. Изтеглено от: chem.libretexts.org