ЗАКОН ОЧУВАЊА МАТЕРИЈЕ: ЕКСПЕРИМЕНТИ И ПРИМЕРИ - ХЕМИЈА - 2025

Закон одржања материје или масе је онај који утврђује да у било које хемијске реакције, питање није ни створена ни уништена. Овај закон заснован је на чињеници да су атоми недељиве честице у овој врсти реакције; док су у нуклеарним реакцијама атоми фрагментирани, због чега се не сматрају хемијским реакцијама.

Ако атоми нису уништени, онда када неки елемент или једињење реагује, број атома пре и после реакције мора бити константан; што се претвара у константну количину масе између реактаната и укључених производа.

Хемијска реакција између А и Б2. Извор: Габриел Боливар

То је увек случај ако нема цурења које узрокује материјалне губитке; али ако је реактор херметички затворен, ниједан атом не "нестаје", па наелектрисана маса мора бити једнака маси након реакције.

Ако је производ чврст, с друге стране његова маса ће бити једнака збиру реактаната који су укључени у његово стварање. Исто се дешава и са течним или гасовитим производима, али је склоније грешкама приликом мерења добијених маса.

Овај закон је настао из експеримената у претходним вековима, појачан доприносима разних познатих хемичара, попут Антоина Лавоисиера.

Размотрите реакције између А и Б _2. да формирају АБ ₂ (врх слике). Према закону о очувању материје, маса АБ ₂ мора бити једнак збиру маса А и Б _2. , респективно. Дакле, ако 37г од А реагује са 13 г Босне ₂ , производ АБ ₂ мора тежити 50г.

Стога, у хемијске једначине, маса реактаната (А и Б ₂ ) мора увек једнак масе производа (аб ₂ ).

Пример врло сличан управо описаном је стварање металних оксида, попут рђе или рђе. Руст је тежа од гвожђа (иако можда не изгледа тако), јер је метал реаговао масом кисеоника за стварање оксида.

Који је закон очувања материје или масе?

Овај закон каже да је у хемијској реакцији маса реактаната једнака маси продуката. Закон је изражен фразом "материја се не ствара нити уништава, све се трансформише", како ју је изговорио Јулиус Вон Маиер (1814-1878).

Закон је самостално развио Михаил Ламаносов, 1745., а Антоине Лавоисиер 1785. Иако су Ламаносов истраживачки радови о Закону о очувању масе пре Лавоисиерових, они нису били познати у Европи. за писање на руском.

Експерименти које је 1676. године извео Роберт Боиле навели су да када се материјал спалио у отвореном контејнеру, материјал повећава тежину; можда због трансформације коју доживљава сам материјал.

Лавоисерови експерименти на спаљивању материјала у посудама са ограниченим уносом ваздуха показали су дебљање. Овај резултат био је у сагласности с оним који је добио Боиле.

Лавоисиеров допринос

Међутим, закључак Лавоисиера био је другачији. Сматрао је да се током спаљивања из масе извлачи количина масе, што ће објаснити пораст масе који је примећен у материјалима који су подвргнути спаљивању.

Лавоисер је веровао да маса метала остаје константна током спаљивања и да смањење спаљивања у затвореним контејнерима није узроковано смањењем лабавог (искоришћеног концепта), претпостављеног суштина везаног за производњу топлотне енергије.

Лавоисер је истакао да је опажени пад био узрокован падом концентрације гасова у затвореним посудама.

Како се овај закон примењује у хемијској једначини?

Закон очувања масе је трансценденталног значаја у стехиометрији, а последњи се дефинише као прорачун квантитативних односа између реактаната и производа присутних у хемијској реакцији.

Принципе стехиометрије наговештавао је 1792. Јеремиас Бењамин Рицхтер (1762-1807), који је дефинисао као науку која мери квантитативне пропорције или масне односе хемијских елемената који су укључени у реакцију.

У хемијској реакцији долази до модификације супстанци које у томе учествују. Примећено је да се реактанти или реактанти троше да би настали из производа.

Током хемијске реакције долази до прекида 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 исти у реактантима (пре реакције) и у производима (после реакције).

-Скупна количина електричних набоја пре и после реакције остаје константна.

То је зато што број субатомских честица остаје константан. Ове честице су неутрони без електричног набоја, позитивно наелектрисани протони (+) и негативно наелектрисани електрони (-). Дакле, електрични набој се не мења током реакције.

Хемијска једначина

Имајући горе наведено, приликом представљања хемијске реакције помоћу једначине (попут оне на главној слици), морају се поштовати основни принципи. Хемијска једначина користи симболе или репрезентације различитих елемената или атома и како су они груписани у молекуле пре или после реакције.

Следећа једначина поново ће се користити као пример:

А + Б ₂ => АБ ₂

Ознака је број који се налази на десној страни елемената (Б ₂ и АБ ₂ ) на дну, што указује на број атома неког елемента присутног у молекулу. Овај број се не може променити без производње новог молекула, различитог од оригиналног.

Стехиометријски коефицијент (1, у случају А и остале врсте) је број који се поставља у леви део атома или молекула, што указује на број њих који учествују у реакцији.

У хемијској једначини, ако је реакција неповратна, поставља се једна стрелица, која означава смер реакције. Ако је реакција реверзибилна, две су стрелице у супротном смеру. Са леве стране стрелице су реактанти или реактанти (А и Б ₂ ), док су са десне стране производи (АБ ₂ ).

Свингинг

Балансирање хемијске једначине је поступак који омогућава изједначавање броја атома хемијских елемената који су присутни у реактантима са онима производа.

Другим речима, број атома сваког елемента мора бити једнак на страни реактаната (пре стрелице) и на страни продуката реакције (после стрелице).

Каже се да када се реакција уравнотежи, поштује се закон масовне акције.

Стога је неопходно у хемијској једначини уравнотежити број атома и електрична наелектрисања са обе стране стрелице. Исто тако, маса маса реактаната мора бити једнака збиру маса производа.

У случају представљене једначине, она је већ уравнотежена (једнак број А и Б са обе стране стрелице).

Експерименти који доказују закон

Спаљивање метала

Лавоисер је, посматрајући спаљивање метала као што су олово и коситар у затвореним посудама са ограниченим уносом ваздуха, приметио да су метали прекривени калцинацијом; и даље, да је тежина метала у датом тренутку загревања била једнака почетној.

Пошто је дебљање примећено приликом спаљивања метала, Лавоисер је сматрао да се посматрана вишак килограма може објаснити одређеном масом нечега што се уклања из ваздуха током спаљивања. Из тог разлога маса је остала константна.

Овај закључак, који би се могао сматрати неутемељеном научном основом, није такав, узимајући у обзир сазнања која је Лавоисер имао о постојању кисеоника у време када је изговарао свој Закон (1785).

Ослобађање кисеоника

Царл Виллхелм Сцхееле открио је кисеоник 1772. Касније је Јосепх Приеслеи то открио независно, а резултате свог истраживања објавио је три године пре него што је Сцхееле објавио своје резултате на том истом гасу.

Приеслеи је грејао живоксид моноксида и скупљао гас који повећава светлину пламена. Поред тога, када су мишеви стављени у контејнер са гасом, постали су активнији. Приеслеи је овај гас назвао дефлогистизованим.

Приеслеи је своја запажања пренео Антоинеу Лавоисеру (1775), који је поновио експерименте показујући да је гас пронађен у ваздуху и води. Лавоисер је препознао гас као нови елемент, назвавши га кисеоником.

Када се Лавоисиер послужио као аргумент да изјави свој закон, да је вишак масе примећен при спаљивању метала последица нечега што се извлачи из ваздуха, размишљао је о кисеонику, елементу који се комбинује са металима током сагоревања.

Примери (практичне вежбе)

Распадање живог моноксида

Ако 232.6 меркури моноксида (ХГО) је загревана, она разграђује у Жива (Хг) и молекуларног кисеоника (О ₂ ). На основу закона очувања масе и атомских теговима: (Хг = 206,6 г / мол) и (О = 16 г / мол), стање масе Хг и О ₂ који се формира.

ХгО => Хг + О ₂

232,6 г 206,6 г 32 г

Прорачуни су врло једноставни, будући да се тачно један мол ХгО распада.

Спаљивање магнезијумске каишеве

Паљење магнезијум-траке. Извор: Цапт Јохн Иоссариан, из Викимедиа Цоммонс

1.2 г магнезијумске траке спаљено је у затвореној посуди која је садржавала 4 г кисеоника. Након реакције, остало је 3,2 г нереагованог кисеоника. Колико магнезијум оксида је формирано?

Прво што треба израчунати је маса кисеоника који је реаговао. Ово се може лако израчунати помоћу одузимања:

Маса О ₂ која реагује = почетна маса О ₂ - финалне масе О ₂

(4 - 3.2) г О ₂

0,8 г О ₂

На основу закона очувања масе може се израчунати маса формираног МгО.

Маса МгО = маса Мг + маса О

1,2 г + 0,8 г

2.0 г МгО

Калцијум хидроксид

Гомила 14 г калцијум оксида (ЦаО) реагује са 3,6 г воде (Х ₂ О), која је у потпуности потрошен у реакцији формирају 14.8 г калцијум хидроксида, Ца (ОХ) ₂ :

Колико је калцијумовог оксида реаговало да би формирало калцијум хидроксид?

Колико калцијумовог оксида је остало?

Реакција се може оцртати сљедећом једнаџбом:

ЦаО + Х ₂ О => Ца (ОХ) ₂

Једнаџба је уравнотежена. Стога је у складу са законом очувања масе.

Маса ЦаО укључен у реакцији = маса Ца (ОХ) ₂ - маса Х ₂ О

14,8 г - 3,6 г

11,2 г ЦаО

Према томе, ЦаО који није реаговао (онај који је преостао) израчунава се одузимањем:

Маса вишка ЦаО = маса присутна у реакцији - маса која је учествовала у реакцији.

14 г ЦаО - 11,2 г ЦаО

2,8 г ЦаО

Бакар оксид

Колико бакровог оксида (ЦуО) ће се створити када 11 г бакра (Цу) у потпуности реагује са кисеоником (О ₂ )? Колико кисеоника је потребно у реакцији?

Први корак је уравнотежење једначине. Уравнотежена једначина је следећа:

2Цу + О ₂ => 2ЦуО

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

Атомска тежина Цу је 63,5 г / мол, а молекулска маса ЦуО је 79,5 г / мол.

Неопходно је утврдити колики је ЦуО створен од потпуне оксидације 11 г Цу:

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

Формирана маса ЦуО = 13.77 г

Због тога, разлика у маси између ЦуО и Цу даје количину кисеоника која је укључена у реакцију:

Маса кисеоника = 13,77 г - 11 г

1,77 г О ₂

Формирање натријум-хлорида

Масовно хлора (Цл ₂ ) од 2.47 г реагује са довољном натријума (На) и 3.82 г натријум хлорида (НаЦл) су формиране. Колико је На реаговало?

Балансирана једначина:

2на + Цл ₂ => 2НаЦл

Према закону очувања масе:

Маса На = маса НаЦл - маса Цл ₂

3.82 г - 2.47 г

1,35 г На

Референце

1. Флорес, Ј. Куимица (2002). Редакција Сантиллана.
2. Википедиа. (2018). Закон очувања материје. Опоравак од: ес.википедиа.орг
3. Национални политехнички институт. (сф) Закон очувања масе. ЦГФИЕ. Опоравак од: аев.цгфие.ипн.мк
4. Хелменстине, др Анне Марие (18. јануара 2019). Закон очувања масе. Обновљено од: тхинкцо.цом
5. Схрестха Б. (18. новембра 2018.). Закон очувања материје. Цхемистри ЛибреТектс. Опоравак од: цхем.либретектс.орг