Lov om bevarelse af materiel, anvendelser, eksperimenter og eksempler



den lov om bevarelse af materiel eller masse er det der hedder, at i enhver kemisk reaktion er materie ikke skabt eller ødelagt. Denne lov er baseret på, at atomer er udelelige partikler i denne type reaktioner; mens kernekraftreaktioner er fragmenterede, og derfor betragtes de ikke som kemiske reaktioner. 

Hvis atomerne ikke ødelægges, skal antallet af atomer holdes konstant før og efter reaktionen, når et element eller en forbindelse reagerer; som oversætter til en konstant masse mellem de involverede reagenser og produkter.

Dette er altid tilfældet, hvis der ikke er nogen lækage, der forårsager tab af materiel; men hvis reaktoren er forseglet, ikke "forsvinder" intet atom, og derfor den ladede masse skal være lig med massen efter reaktionen.

Hvis produktet er fast, vil dets masse ligeledes svare til summen af ​​de reagenser, der er involveret til dens dannelse. På samme måde sker det med flydende eller gasformige produkter, men det er mere tilbøjelig til at lave fejl ved måling af de resulterende masser.

Denne lov blev født af eksperimenter fra tidligere århundreder, styrket af bidrag fra flere berømte kemikere, som Antoine Lavoisier.

Overvej reaktionen mellem A og B2 at danne AB2 (øverste billede) Ifølge loven om bevaring af materiel, AB's masse2 skal være lig med summen af ​​masserne af a og b2, henholdsvis. Så hvis 37 g A reagerer med 13 g B2, produktet AB2 skal veje 50g.

Derfor er massen af ​​reaktanterne (A og B i en kemisk ligning2) skal altid være lig med produktets masse (AB2).

Et eksempel meget ligner det, der netop er beskrevet, er det for dannelsen af ​​metalliske oxider, såsom rust eller rust. Rusten er tungere end jern (selvom det måske ikke ligner det), fordi metallet reagerede med en masse oxygen for at frembringe oxidet.

indeks

  • 1 Hvad er loven om bevarelse af materie eller masse?
    • 1.1 Lavoisiers bidrag
  • 2 Hvordan denne lov anvendes i en kemisk ligning?
    • 2.1 Grundlæggende principper
    • 2.2 Kemisk ligning
  • 3 Eksperimenter, der viser loven
    • 3.1 Forbrænding af metaller
    • 3.2 Oxygenfrigivelse
  • 4 Eksempler (praktiske øvelser)
    • 4.1 Nedbrydning af kviksølvmonoxid
    • 4.2 Forbrænding af et magnesiumbånd
    • 4.3 Calciumhydroxid
    • 4.4 Kobberoxid
    • 4.5 dannelse af natriumchlorid
  • 5 referencer

Hvad er loven om bevarelse af materie eller masse?

Denne lov siger, at en kemisk reaktion massen af ​​reaktanterne er lig med produktets masse. Loven er udtrykt i sætningen "Materiel er hverken skabt eller ødelagt, alt er forvandlet", som det blev formuleret af Julius Von Mayer (1814-1878).

Loven blev udviklet uafhængigt af Mikhail Lamanósov, i 1745, og Antoine Lavoisier i 1785. Mens forskningsarbejde Lamanósov om loven om bevarelse af Mass forud dem af Lavoisier, var ikke kendt i Europa for at være skrevet på russisk.

De eksperimenter, der blev udført i 1676 af Robert Boyle, førte dem til at påpege, at når et materiale blev forbrændt i en åben beholder, øgede materialet sin vægt; måske på grund af en transformation oplevet af selve materialet.

Lavoiser forsøg på forbrænding af materialer i beholdere med begrænset indtag af luft viste en stigning i vægt. Dette resultat var i overensstemmelse med det, der blev opnået af Boyle.

Lavoisiers bidrag

Lavoisiers konklusion var imidlertid anderledes. Hun tænkte ved forbrænding en mængde af masse blev ekstraheret luft, hvilket ville forklare stigningen i masse blev observeret i materialer udsat for forbrænding.

Lavoiser troede, at massen af ​​metallerne forblev konstant under forbrænding, og faldende forbrænding i lukkede beholdere blev ikke forårsaget af et fald i flojisto (konceptet forældet), en formodet essens relateret varmeproduktion.

Lavoiser bemærkede, at det observerede fald var forårsaget, snarere ved et fald i koncentrationen af ​​gasser i lukkede beholdere.

Hvordan gælder denne lov i en kemisk ligning?

Loven om bevarelse af massen er af transcendent betydning i støkiometri, idet den sidstnævnte defineres som beregningen af ​​de kvantitative forhold mellem reaktanterne og de produkter, der er til stede i en kemisk reaktion.

Principperne for støkiometrien blev fastlagt i 1792 af Jeremiah Benjamin Richter (1762-1807), der defineres som den videnskab der måler forhold eller masseforhold af de kemiske grundstoffer, der er involveret i en reaktion.

I en kemisk reaktion er der en ændring af de stoffer, der griber ind i den. Det observeres, at reaktanterne eller reaktanterne forbruges for at stamme produkterne.

Under den kemiske reaktion er der brud på bindinger mellem atomer såvel som dannelsen af ​​nye bindinger; men antallet af atomer, der er involveret i reaktionen, forbliver uændrede. Dette er hvad der er kendt som loven om bevarelse af materie.

Grundlæggende principper

Denne lov indebærer to grundlæggende principper:

-Det totale antal atomer af hver type er ens i reaktanterne (før reaktionen) og i produkterne (efter reaktionen).

-Den samlede sum af de elektriske ladninger før og efter reaktionen forbliver konstant.

Dette skyldes, at antallet af subatomære partikler forbliver konstant. Disse partikler er neutroner uden elektrisk ladning, protoner med positiv ladning (+) og elektroner med negativ ladning (-). Så den elektriske ladning ændres ikke under en reaktion.

Kemisk ligning

Når det er sagt ovenstående, når de repræsenterer en kemisk reaktion ved hjælp af en ligning (som i hovedbildet), skal de grundlæggende principper respekteres. Den kemiske ligning bruger symboler eller repræsentationer af de forskellige elementer eller atomer, og hvordan de grupperes i molekyler før eller efter reaktionen.

Følgende ligning vil blive brugt igen som et eksempel:

A + B2    => AB2

Subskriptet er et tal, der er placeret på højre side af elementerne (B2 og AB2) i dens nederste del, hvilket angiver antallet af atomer af et element, der er til stede i et molekyle. Dette tal kan ikke ændres uden produktion af et nyt molekyle, forskelligt fra originalen.

Den støkiometriske koefficient (1, i tilfælde af A og andre arter) er et tal, der er placeret på venstre side af atomerne eller molekylerne, som indikerer antallet af dem involveret i en reaktion.

I en kemisk ligning er en enkelt pil placeret, hvis reaktionen er irreversibel, hvilket angiver reaktionsretningen. Hvis reaktionen er reversibel, er der to pile i modsat retning. Til venstre for pilene er reagenserne eller reaktanterne (A og B2), mens til højre er produkterne (AB2).

vuggende

Balancering af en kemisk ligning er en procedure, som gør det muligt at udligne antallet af atomer af de kemiske elementer, der er til stede i reaktanterne med produkterne af produkterne.

Med andre ord skal mængden af ​​atomer af hvert element være ens på reaktantens side (før pilen) og på produktsiden af ​​reaktionen (efter pilen).

Det siges, at når en reaktion er afbalanceret, respekteres massehandlingsloven.

Derfor er det vigtigt at afbalancere antallet af atomer og elektriske ladninger på begge sider af pilen i en kemisk ligning. Summen af ​​masserne af reaktanterne skal ligeledes svare til summen af ​​produkternes masser.

For tilfældet af ligningen repræsenteret er den allerede afbalanceret (lige antal A og B på begge sider af pilen).

Eksperimenter, der viser loven

Forbrænding af metaller

Lavoiser observere forbrændingsanlæg metaller som bly og tin i lukkede beholdere med en begrænset luftindtag, han indså, at metallerne blev overtrukket calcinerede; og også vægten af ​​metal i en given tid for opvarmning var lig med det oprindelige.

Som det er observeret at forbrænde metal vægtforøgelse, Lavoiser mente, at den observerede overvægt kunne forklares ved en vis masse af noget, der er udvundet fra luften under forbrænding. Af denne grund forblev massen konstant.

Denne konklusion, som kan betragtes som en lille solidt videnskabeligt grundlag, er det ikke så, givet den viden, han havde Lavoiser om eksistensen af ​​ilt til den tid annoncerede sin Lov (1785).

Oxygenfrigivelse

Oxygen blev opdaget af Carl Wilhelm Scheele i 1772. Senere, Joseph Priesley opdagede det selvstændigt, og offentliggjorde resultaterne af sin undersøgelse, tre år før Scheele udgav sine resultater om den samme gas.

Priesley opvarmede kviksølvmonoxid og opsamlede en gas, der gav en stigning i flammens glans. Desuden introducerede musene i en beholder med gassen dem mere aktive. Priesley kaldte denne defogistiserede gas.

Priesley kommunikeret sine observationer til Antoine Lavoisier (1775) som gentog sine eksperimenter, der viser, at gassen var i luften og vandet. Lavoiser anerkendte gas som et nyt element, der giver det navnet ilt.

Når Lavoisier anvendes som argument til at tilkendegive sin ret, overskud observeret i masse forbrændingsanlæg metaller skyldtes noget, ekstraheret luft, tænkte ilt element, som kombinerer med metaller under incinaración.

Eksempler (praktiske øvelser)

Nedbrydning af kviksølvmonoxid

Hvis 232,6 kviksølvmonoxid (HgO) opvarmes, nedbrydes det til kviksølv (Hg) og molekylært oxygen (O2). Baseret på loven om bevarelse af masse og atomvægte: (Hg = 206,6 g / mol) og (O = 16 g / mol) angiver massen af ​​Hg og O2 der dannes.

HgO => Hg + O2

232,6 g 206,6 g 32 g

Beregningerne er meget direkte, da præcis en mol HgO nedbrydes.

Forbrænding af et magnesiumbånd

Et magnesiumbånd på 1,2 g blev forbrændt i en lukket beholder indeholdende 4 g ilt. Efter reaktionen forblev 3,2 g uomsat oxygen tilbage. Hvor meget magnesiumoxid blev dannet?

Den første ting at beregne er massen af ​​ilt, der reagerede. Dette kan nemt beregnes ved hjælp af en subtraktion:

Masse af O2 som reagerede = indledende masse på O2 - endelig masse af O2

(4 - 3,2) g O2

0,8 g O2

Baseret på loven om bevarelse af massen kan massen af ​​MgO dannet beregnes.

Masse af MgO = masse Mg + masse på O

1,2 g + 0,8 g

2,0 g MgO

Calciumhydroxid

En masse på 14 g calciumoxid (CaO) omsattes med 3,6 g vand (H2O), som blev fuldstændigt forbrugt i reaktionen til dannelse af 14,8 g calciumhydroxid, Ca (OH)2:

Hvor meget calciumoxid reagerede for at danne calciumhydroxid?

Hvor meget calciumoxid blev efterladt?

Reaktionen kan skematiseres ved hjælp af følgende ligning:

CaO + H2O => Ca (OH)2

Ligningen er afbalanceret. Derfor overholder loven om bevarelse af massen.

Masse af CaO involveret i reaktionen = masse af Ca (OH)2 - H masse2O

14,8 g - 3,6 g

11,2 g CaO

Derfor er den CaO, der ikke reagerede (den der er tilbage) beregnet ved at subtrahere:

CaO resterende masse = masse til stede i reaktionen - masse, der gik ind i reaktionen.

14 g CaO - 11,2 g CaO

2,8 g CaO

Kobberoxid

Hvor meget kobberoxid (CuO) vil blive dannet, når 11 g kobber (Cu) reageres fuldstændigt med oxygen (O2)? Hvor meget ilt er nødvendigt i reaktionen?

Det første skridt er at balancere ligningen. Den afbalancerede ligning er som følger:

2Cu + O2 => 2CuO

Ligningen er afbalanceret, så den overholder loven om bevarelse af masse.

Atomvægten af ​​Cu er 63,5 g / mol, og molekylvægten af ​​CuO er 79,5 g / mol.

Det er nødvendigt at bestemme, hvor meget CuO er dannet ud fra fuldstændig oxidation af de 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 giver forskellen mellem masserne mellem CuO og Cu den mængde ilt, der er involveret i reaktionen:

Oxygenmasse = 13,77 g - 11 g

1,77 g O2

Dannelse af natriumchlorid

En masse af chlor (Cl2) på 2,47 g blev omsat med tilstrækkelig natrium (Na), og 3,82 g natriumchlorid (NaCl) blev dannet. Hvor meget Na reagerede?

Balanceret ligning:

2Na + Cl2 => 2NaCl

Ifølge loven om bevarelse af massen:

Masse af Na = Masse af NaCl - Masse Cl2

3,82 g - 2,47 g

1,35 g Na

referencer

  1. Flores, J. Química (2002). Editorial Santillana.
  2. Wikipedia. (2018). Lov om bevarelse af materiel. Hentet fra: en.wikipedia.org
  3. National Polytechnic Institute. (N.D.). Lov om bevarelse af massen. CGFIE. Hentet fra: aev.cgfie.ipn.mx
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (18. januar 2019). Lov om bevarelse af masse. Hentet fra: thoughtco.com
  5. Shrestha B. (18. november 2018). Lov om bevarelse af materiel. Kemi LibreTexts. Hentet fra: chem.libretexts.org