Lov om bevaring av materie, applikasjoner, eksperimenter og eksempler

den Lov om bevaring av materie eller masse er det som sier at i enhver kjemisk reaksjon er materie ikke skapt eller ødelagt. Denne loven er basert på at atomer er udelbare partikler i denne typen reaksjoner; mens atomreaksjoner er fragmentert, og derfor anses de ikke for kjemiske reaksjoner. 

Hvis atomene ikke blir ødelagt, da når et element eller en forbindelse reagerer, må antall atomer holdes konstant før og etter reaksjonen; som oversetter til en konstant masse mengde mellom reagensene og de involverte produktene.

Dette er alltid tilfelle hvis det ikke er noen lekkasje som forårsaker tap av materie; men dersom reaktoren er forseglet, ikke "slukker" no atom, og derfor den ladede masse bør være lik massen etter reaksjonen.

Hvis produktet er fast, vil dets masse likevel være summen av reagensene som er involvert for dens dannelse. På samme måte skjer det med flytende eller gassformige produkter, men det er mer tilbøyelig til å gjøre feil ved måling av de resulterende massene.

Denne loven ble født av eksperimenter fra tidligere århundrer, styrket av bidrag fra flere kjente kjemikere, som Antoine Lavoisier.

Vurder reaksjonen mellom A og B₂ å danne AB₂ (toppbilde) I henhold til loven om bevaring av materie, ABs masse₂ må være lik summen av massene av a og b₂, henholdsvis. Deretter, hvis 37g A reagerer med 13g av B₂, produktet AB₂ må veie 50g.

Derfor, i en kjemisk ligning, er massen av reaktantene (A og B₂) må alltid være lik massen av produktene (AB₂).

Et eksempel som ligner på det som nettopp er beskrevet, er det for dannelsen av metalliske oksyder, for eksempel rust eller rust. Rust er tyngre enn jern (men ikke nok) som metallet reagere med oksygen for å danne masse oksid.

index

• 1 Hva er loven om bevaring av materie eller masse?
  • 1.1 Lavoisiers bidrag
• 2 Hvordan denne loven brukes i en kjemisk ligning?
  • 2.1 Grunnleggende prinsipper
  • 2.2 Kjemisk ligning
• 3 Eksperimenter som viser loven
  • 3.1 Forbrenning av metaller
  • 3.2 Oksygenfrigjøring
• 4 Eksempler (praktiske øvelser)
  • 4.1 Nedbrytning av kvikksølvmonoksid
  • 4.2 Forbrenning av et magnesiumbånd
  • 4.3 Kalsiumhydroksyd
  • 4.4 Kobberoksid
  • 4.5 Formasjon av natriumklorid
• 5 referanser

Hva er loven om bevaring av materie eller masse?

Denne loven sier at en kjemisk reaksjon massen av reaktantene er lik massen av produktene. Loven er uttrykt i uttrykket "Materiell er ikke skapt eller ødelagt, alt er forvandlet", slik det ble uttalt av Julius Von Mayer (1814-1878).

Loven ble utviklet uavhengig av Mikhail Lamanósov, i 1745, og Antoine Lavoisier i 1785. Mens forskningsarbeid Lamanósov om Law of Conservation of Mass predate de av Lavoisier, var ikke kjent i Europa for å være skrevet på russisk.

Eksperimenter i 1676 av Robert Boyle førte å merke seg at det forbrente materialet i en åpen beholder, idet materialet øket sin vekt; kanskje på grunn av en transformasjon opplevd av selve materialet.

Lavoiser eksperimenter med forbrenning av materialer i beholdere med begrenset inntak av luft viste en vekst i vekt. Dette resultatet var i samsvar med det som ble oppnådd av Boyle.

Lavoisiers bidrag

Lavoisiers konklusjon var imidlertid forskjellig. Han trodde at under forbrenningen ble en masse masse ekstrahert fra luften, noe som ville forklare økning i masse som ble observert i materialene som ble utsatt for forbrenning.

Lavoiser trodde at massen av metallene forble konstant under forbrenningen, og minkende forbrenning i lukkede beholdere var ikke forårsaket av en reduksjon i flojisto (konsept foreldet), en antatt hovedsak relatert varmeproduksjon.

Lavoiser bemerket at den observerte reduksjonen ble forårsaket, heller, av en reduksjon i konsentrasjonen av gasser i lukkede beholdere.

Hvordan gjelder denne loven i en kjemisk ligning?

Loven om bevaring av massen er av transcendent betydning i støkiometri, som definerer sistnevnte som beregning av kvantitative forhold mellom reaktantene og produktene som er tilstede i en kjemisk reaksjon.

Prinsippene for støkiometri ble satt ut i 1792 av Jeremiah Benjamin Richter (1762-1807), som defineres som vitenskapen som måler forholdstall eller masseforholdene til de kjemiske elementer som er involvert i en reaksjon.

I en kjemisk reaksjon er det en modifisering av stoffene som griper inn i den. Det observeres at reaktantene eller reaktantene blir konsumert for å oppnå produktene.

Under den kjemiske reaksjonen er det brudd på bindinger mellom atomene, samt dannelsen av nye bindinger; men antall atomer som er involvert i reaksjonen forblir uendret. Dette er det som kalles lag for bevaring av materie.

Grunnleggende prinsipper

Denne loven innebærer to grunnleggende prinsipper:

-Det totale antall atomer av hver type er lik i reaktantene (før reaksjonen) og i produktene (etter reaksjonen).

-Summen av de elektriske ladningene før og etter reaksjonen forblir konstant.

Dette skyldes at antall subatomære partikler forblir konstant. Disse partiklene er nøytroner uten elektrisk ladning, protoner med positiv ladning (+) og elektroner med negativ ladning (-). Så den elektriske ladningen endres ikke under en reaksjon.

Kjemisk ligning

Når det er sagt ovenfor, når de representerer en kjemisk reaksjon ved hjelp av en ligning (som for hovedbildet), må de grunnleggende prinsippene respekteres. Den kjemiske ligningen bruker symboler eller representasjoner av de forskjellige elementene eller atomer, og hvordan de grupperes i molekyler før eller etter reaksjonen.

Følgende ligning vil bli brukt igjen som et eksempel:

A + B₂    => AB₂

Tegnet er et tall som er plassert på høyre side av elementene (B₂ og AB₂) i sin nedre del, som indikerer antall atomer av et element som er tilstede i et molekyl. Dette tallet kan ikke endres uten produksjon av et nytt molekyl, forskjellig fra originalen.

Den støkiometriske koeffisienten (1, i det tilfelle A og andre arter) er et tall som er plassert på venstre side av atomene eller molekylene, noe som indikerer antallet av dem involvert i en reaksjon.

I en kjemisk ligning, hvis reaksjonen er irreversibel, plasseres en enkelt pil, som indikerer reaksjonsretningen. Hvis reaksjonen er reversibel, er det to piler i motsatt retning. På venstre side av pilene er reagensene eller reaktantene (A og B₂), mens til høyre er produktene (AB₂).

rocking

Å balansere en kjemisk ligning er en prosedyre som gjør det mulig å utjevne antall atomer av de kjemiske elementene som er tilstede i reaktantene med produktene.

Med andre ord må mengden atomer av hvert element være lik på siden av reaktantene (før pilen) og på produktsiden av reaksjonen (etter pilen).

Det sies at når en reaksjon er balansert, respekteres loven om masseaksjon.

Derfor er det viktig å balansere antall atomer og elektriske ladninger på begge sider av pilen i en kjemisk ligning. Også summen av massene av reaktantene må være lik summen av massene av produktene.

For tilfellet av ligningen representert, er den allerede balansert (like antall A og B på begge sider av pilen).

Eksperimenter som demonstrerer loven

Forbrenning av metaller

Lavoiser observere forbrenningsmetaller som bly og tinn i lukkede beholdere med en begrenset luftinntak, innså han at metallene var belagt kalsinerte; og også at vekten av metallet ved en bestemt tid av oppvarmingen var lik initialen.

Ettersom vektøkning observeres ved forbrenning av et metall, trodde Lavoiser at den observerte overflødig vekten kunne forklares med en viss masse noe som ekstraheres fra luften under forbrenningen. Av denne grunn forblir massen konstant.

Denne konklusjonen, som kan vurderes med svak vitenskapelig grunnlag, er ikke slik, gitt Lavoiser's kunnskap om oksygenforekomsten da han forklarte sin lov (1785).

Oksygenfrigjøring

Oksygen ble oppdaget av Carl Wilhelm Scheele i 1772. Senere, Joseph Priesley oppdaget det uavhengig, og publiserte resultatene av sin undersøkelse tre år før Scheele publiserte sine funn om den samme gassen.

Priesley oppvarmet kvikksølvmonoksid og samlet en gass som ga en økning i flammens glans. Videre introduserte musene i en beholder med gassen dem mer aktive. Priesley kalte denne defogistiserte gassen.

Priesley kommuniserte sine observasjoner til Antoine Lavoiser (1775), som gjentok sine eksperimenter som viste at gassen var i luften og i vannet. Lavoiser anerkjente gass som et nytt element, noe som gir det navnet på oksygen.

Når Lavoisier brukes som et argument til å uttale lov, skytende observert i masseforbrennings metaller var på grunn av noe som avtrekksluft, tenkte oksygen element som kombinerer med metaller under incinaración.

Eksempler (praktiske øvelser)

Nedbrytning av kvikksølvmonoksid

Hvis 232,6 kvikksølvmonoksid (HgO) oppvarmes, dekomponerer den seg til kvikksølv (Hg) og molekylært oksygen (O₂). Basert på lov om bevaring av masse og atomvekter: (Hg = 206,6 g / mol) og (O = 16 g / mol), angir massen av Hg og O₂ som dannes.

HgO => Hg + O₂

232,6 g 206,6 g 32 g

Beregningene er svært direkte, siden nøyaktig en mol HgO blir nedbrytt.

Forbrenning av et magnesiumbånd

Et magnesiumbånd på 1,2 g ble forbrent i en lukket beholder inneholdende 4 g oksygen. Etter reaksjonen ble 3,2 g uomsatt oksygen igjen. Hvor mye magnesiumoksyd ble dannet?

Den første tingen å beregne er massen av oksygen som reagerte. Dette kan lett beregnes ved hjelp av en subtraksjon:

Masse av O₂ som reagerte = innledende masse på O₂ - endelig masse på O₂

(4 - 3,2) g O₂

0,8 g O₂

Basert på loven om bevaring av massen, kan massen av MgO dannet beregnes.

Masse av MgO = masse Mg + masse på O

1,2 g + 0,8 g

2,0 g MgO

Kalsiumhydroksyd

En masse på 14 g kalsiumoksid (CaO) reagerte med 3,6 g vann (H₂O), som ble fullstendig konsumert i reaksjonen for å danne 14,8 g kalsiumhydroksyd, Ca (OH)₂:

Hvor mye kalsiumoksid reagerte for å danne kalsiumhydroksyd?

Hvor mye kalsiumoksyd var igjen?

Reaksjonen kan skjematiseres ved følgende ligning:

CaO + H₂O => Ca (OH)₂

Ligningen er balansert. Derfor overholder loven om bevaring av massen.

Masse av CaO involvert i reaksjonen = masse av Ca (OH)₂ - H masse₂O

14,8 g - 3,6 g

11,2 g CaO

Derfor beregner CaO som ikke reagerte (den som er igjen), ved å subtrahere:

CaO masse gjenstår = masse tilstede i reaksjonen - masse som grep inn i reaksjonen.

14 g CaO - 11,2 g CaO

2,8 g CaO

Kobberoksid

Hvor mye kobberoksid (CuO) vil bli dannet når 11 g kobber (Cu) blir fullstendig omsatt med oksygen (O₂)? Hvor mye oksygen er nødvendig i reaksjonen?

Det første trinnet er å balansere ligningen. Den balansert ligningen er som følger:

2Cu + O₂ => 2CuO

Ligningen er balansert, så den overholder loven om bevaring av masse.

Atomvekten til Cu er 63,5 g / mol, og molekylvekten av CuO er 79,5 g / mol.

Det er nødvendig å bestemme hvor mye CuO er dannet fra fullstendig oksidasjon av 11 g Cu:

CuO Mass = (11 g Cu) ∙ (1 mol Cu / 63,5 g Cu) ∙ (2 mol CuO / 2 mol Cu) ∙ (79,5 g CuO / mol CuO)

Formet CuO masse = 13,77 g

Derfor gir forskjellen på massene mellom CuO og Cu mengden oksygen som er involvert i reaksjonen:

Oksygenmasse = 13,77 g - 11 g

1,77 g O₂

Dannelse av natriumklorid

En masse klor (Cl₂) på 2,47 g ble omsatt med tilstrekkelig natrium (Na) og 3,82 g natriumklorid (NaCl) ble dannet. Hvor mye Na reagerte?

Balansert ligning:

2Na + Cl₂ => 2NaCl

Ifølge loven om bevaring av massen:

Masse av Na = masse av NaCl - masse Cl₂

3,82 g - 2,47 g

1,35 g Na

referanser

1. Flores, J. Química (2002). Redaktør Santillana.
2. Wikipedia. (2018). Lov om bevaring av saken. Hentet fra: en.wikipedia.org
3. National Polytechnic Institute. (N.d.). Lov om bevaring av massen. CGFIE. Hentet fra: aev.cgfie.ipn.mx
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (18. januar 2019). Lov om bevaring av masse. Hentet fra: thoughtco.com
5. Shrestha B. (18. november 2018). Loven om bevaring av materie. Kjemi LibreTexts. Hentet fra: chem.libretexts.org