Az anyag, alkalmazások, kísérletek és példák megőrzésének törvénye

az az anyag vagy a tömeg megőrzésének törvénye ez az, amely kimondja, hogy bármilyen kémiai reakcióban az anyag nem keletkezik vagy megsemmisül. Ez a törvény azon a tényen alapul, hogy az atomok oszthatatlan részecskék az ilyen típusú reakciókban; míg a nukleáris reakciókban az atomok töredezettek, ezért nem tekinthetők kémiai reakcióknak. 

Ha az atomok nem pusztulnak el, akkor amikor egy elem vagy vegyület reagál, az atomok számát a reakció előtt és után állandó értéken kell tartani; amely az érintett reagensek és termékek között állandó tömegmennyiséget jelent.

Ez mindig így van, ha nincs szivárgás, amely anyagveszteséget okoz; de ha a reaktor hermetikusan lezárt, egyetlen atom sem "eltűnik", és ezért a feltöltött tömegnek meg kell egyeznie a reakciót követő tömeggel..

Ha a termék szilárd, viszont a tömege megegyezik a képződéshez szükséges reagensek összegével. Ugyanígy folyékony vagy gáz halmazállapotú termékekkel történik, de hajlamosabb hibákat követni a kapott tömegek mérésekor.

Ez a törvény az elmúlt évszázadok kísérleteiről született, amelyet számos híres kémikus, például Antoine Lavoisier hozzájárult..

Tekintsük az A és B reakciót₂ AB-t alkot₂ (felső kép) Az anyag megőrzésének törvénye szerint az AB tömege₂ meg kell egyeznie az A és B tömegeinek összegével₂, volt. Ezután, ha 37 g A reagál 13 g B-vel₂, AB termék₂ 50 g-nak kell lennie.

Ezért kémiai egyenletben a reagensek tömege (A és B)₂) mindig meg kell egyeznie a termékek tömegével (AB₂).

Egy nagyon hasonló példa a fémoxidok, például rozsda vagy rozsda képződésére. A rozsda nehezebb, mint a vas (bár ez nem tűnik hasonlónak), mert a fém reakcióba lépett egy oxigénnel az oxid előállításához..

index

• 1 Mi az anyag vagy tömeg megőrzésének törvénye?
  • 1.1 Lavoisier hozzájárulása
• 2 Hogyan alkalmazzák ezt a törvényt egy kémiai egyenletben??
  • 2.1 Alapelvek
  • 2.2 Kémiai egyenlet
• 3 A törvényt bemutató kísérletek
  • 3.1 Fémek égetése
  • 3.2 Oxigén kibocsátás
• 4 Példák (gyakorlati gyakorlatok)
  • 4.1 A higany monoxid bomlása
  • 4.2 Magnéziumszalag égetése
  • 4.3 Kalcium-hidroxid
  • 4.4 Réz-oxid
  • 4.5 Nátrium-klorid képződése
• 5 Referenciák

Mi az anyag vagy tömeg megőrzésének törvénye?

Ez a törvény kimondja, hogy a kémiai reakció a reagensek tömege megegyezik a termékek tömegével. A törvény kifejeződik az „anyag nem keletkezik és nem pusztul el, minden átalakul” kifejezés, ahogyan azt Julius Von Mayer (1814-1878) közölte.

A törvényt Mihail Lamanosov önállóan 1745-ben, Antoine Lavoisier pedig 1785-ben dolgozta ki. Míg Lamanósov kutatásai a tömeg megőrzéséről szóló törvényt megelőzték Lavoisieré, Európában nem ismertek. oroszul írva.

A Robert Boyle által 1676-ban elvégzett kísérletek rámutattak arra, hogy amikor egy anyagot egy nyitott tartályban égetnek, az anyag súlyát növelte; talán az anyag által tapasztalt átalakulás miatt.

Lavoiser kísérletei az anyagok korlátozott levegőbevitelű tartályokban történő égetésére a tömeg növekedését mutatják. Ez az eredmény megfelel a Boyle által kapott eredménynek.

Lavoisier hozzájárulása

Lavoisier következtetése azonban más volt. Úgy gondolta, hogy az égetés során a levegőből kinyerték a tömeget, ami megmagyarázza az égetés során vizsgált anyagokban megfigyelt tömegnövekedést..

Lavoiser úgy vélte, hogy a fémek tömege állandó marad az égetés során, és hogy a zárt tárolóedényekben az égetés csökkenését nem a flojisto csökkenése okozza (a használaton kívüli koncepció), amely a hőtermelésre vonatkozó feltételezett lényeg..

Lavoiser megjegyezte, hogy a megfigyelt csökkenést inkább a gázok zárt tartályokban való koncentrációjának csökkenése okozza.

Hogyan alkalmazandó ez a törvény egy kémiai egyenletben?

A tömeg megőrzésének törvénye a sztöchiometriában transzcendentális jelentőséggel bír, ez utóbbit a reagensek és a kémiai reakcióban jelen lévő termékek kvantitatív kapcsolatainak kiszámításaként határozza meg..

A sztöchiometria elveit 1792-ben Jeremías Benjamín Richter (1762-1807) írta le, aki azt a tudományt határozta meg, amely a reakcióban részt vevő kémiai elemek mennyiségi arányait vagy tömegkapcsolatait méri..

Kémiai reakcióban módosulnak azok az anyagok, amelyek beavatkoznak. Megfigyeltük, hogy a reagenseket vagy a reagenseket a termékek előállításához fogyasztják.

A kémiai reakció során az atomok közötti kötések törése, valamint az új kötések kialakulása következik be; de a reakcióban résztvevő atomok száma változatlan marad. Ez az anyag megőrzésének törvénye.

Alapelvek

Ez a törvény két alapelvre vonatkozik:

-Az egyes típusú atomok összes száma egyenlő a reagensekben (a reakció előtt) és a termékekben (a reakció után)..

-Az elektromos töltések összege a reakció előtt és után állandó marad.

Ez azért van, mert a szubatomi részecskék száma állandó marad. Ezek a részecskék elektromos töltés nélküli neutronok, pozitív töltésű protonok (+) és negatív töltéssel rendelkező elektronok (-). Így az elektromos töltés nem változik a reakció során.

Kémiai egyenlet

A fentieket figyelembe véve, amikor egy kémiai reakciót egyenlettel (mint a főképpel) képviselünk, az alapelveket tiszteletben kell tartani. A kémiai egyenlet a különböző elemek vagy atomok szimbólumait vagy reprezentációit használja, és azt, hogy miként csoportosították őket molekulákba a reakció előtt vagy után..

Például a következő egyenletet használjuk újra:

A + B₂    => AB₂

Az index egy olyan szám, amely az elemek jobb oldalán helyezkedik el (B₂ és AB₂) alsó részén, jelezve egy molekulában lévő elem atomjainak számát. Ezt a számot nem lehet megváltoztatni az eredetitől eltérő új molekula előállítása nélkül.

A sztöchiometrikus együttható (1, az A és a többi faj esetében) az a szám, amelyet az atomok vagy molekulák bal oldalán helyeznek el, ami azt jelzi, hogy hányan részt vesznek a reakcióban..

Kémiai egyenletben, ha a reakció visszafordíthatatlan, egyetlen nyíl kerül elhelyezésre, jelezve a reakció irányát. Ha a reakció reverzibilis, akkor két nyíl van az ellenkező irányban. A nyilak bal oldalán a reagensek vagy a reagensek (A és B)₂), míg a jobb oldalon vannak a termékek (AB₂).

hintaszék

A kémiai egyenlet kiegyensúlyozása olyan eljárás, amely lehetővé teszi a reagensekben jelen lévő kémiai elemek atomjainak számának kiegyenlítését a termékekéval..

Más szavakkal, az egyes elemek atomjainak mennyiségének egyenlőnek kell lennie a reagensek oldalán (a nyíl előtt) és a termék termék oldalán (a nyíl után).

Azt mondják, hogy amikor a reakció kiegyensúlyozott, a Tömeges Akció törvényét tiszteletben tartják.

Ezért elengedhetetlen az atomok és az elektromos töltések számának kiegyensúlyozása a nyíl mindkét oldalán egy kémiai egyenletben. A reagensek tömegének összege meg kell egyeznie a termékek tömegének összegével.

A képviselt egyenlet esetében már kiegyensúlyozott (egyenlő számú A és B a nyíl mindkét oldalán).

A jogot bemutató kísérletek

Fémek égetése

Lavoiser, megfigyelve a fémek, például ólom és ón égetését zárt tartályokban, korlátozott levegőbevitel mellett, észrevette, hogy a fémeket kalcinálták; és azt is, hogy a fém súlya a fűtés egy adott időpontjában megegyezik a kezdeti értékkel.

Ahogy a fém égetésében megfigyelhető a súlynövekedés, Lavoiser úgy vélte, hogy a megfigyelt felesleges súlyt az égetés során a levegőből kivont valamilyen tömeg bizonyos magyarázata magyarázhatja. Ezért a tömeg állandó maradt.

Ez a következtetés, amely gyenge tudományos alapon tekinthető, nem ilyen, mivel Lavoiser tudása az oxigén létezéséről, amikor a törvényt megjelent (1785).

Oxigén kibocsátás

Az oxigént Carl Willhelm Scheele fedezte fel 1772-ben. Ezt követően Joseph Priesley önállóan fedezte fel, és három évvel azelőtt publikálta kutatási eredményeit, hogy Scheele közzétette eredményeit erről a gázról..

Priesley higany monoxidot hevített, és egy olyan gázot gyűjtött össze, amely a láng fényességének növekedését eredményezte. Továbbá az egereknek a gázt tartalmazó tartályba való bevezetése aktívabbá vált. Priesley ezt a defogisztizált gázt nevezte.

Priesley közölte észrevételeit Antoine Lavoiser (1775), aki megismételte kísérleteit, amelyek azt mutatják, hogy a gáz a levegőben és a vízben volt. A Lavoiser új elemként ismerte fel a gázt, ami az oxigén nevét adja.

Amikor Lavoisier érvként használta fel törvényét, hogy a fémek elégetésében megfigyelt felesleges tömeg az, amit a levegőből kivontak, oxigénre gondolt, ami az égetés során kombinálva van a fémekkel..

Példák (gyakorlati gyakorlatok)

A higany monoxid bomlása

Ha 232,6 higany-monoxidot (HgO) melegítünk, akkor higanyba (Hg) és molekuláris oxigént (O₂). A tömeg- és atomtömeg megőrzésének törvénye alapján: (Hg = 206,6 g / mol) és (O = 16 g / mol) a Hg és O tömegét jelölik.₂ ez létrejön.

HgO => Hg + O₂

232,6 g 206,6 g 32 g

A számítások nagyon közvetlenek, mivel pontosan egy mól HgO bomlik.

Magnéziumszalag égetése

Egy 1,2 g magnézium szalagot 4 g oxigént tartalmazó zárt tartályban égettünk. A reakció után 3,2 g reagálatlan oxigén maradt. Mennyi magnézium-oxid képződött?

Az első dolog, amit kiszámítunk, az a reagált oxigén tömege. Ez könnyen kiszámítható egy kivonással:

O tömege₂ amely reagált = az O kezdeti tömege₂ - végső O tömege₂

(4 - 3,2 g)₂

0,8 g O₂

A tömeg megőrzésének törvénye alapján kiszámítható a képződött MgO tömege.

A MgO tömege = Mg + O tömeg

1,2 g + 0,8 g

2,0 g MgO

Kalcium-hidroxid

14 g kalcium-oxid (CaO) tömegét 3,6 g vízzel reagáltatjuk₂O), amely a reakcióban teljesen elfogyott 14,8 g kalcium-hidroxid, Ca (OH) előállítására.₂:

Mennyi kalcium-oxid reagál a kalcium-hidroxid képződésére?

Mennyi kalcium-oxid maradt?

A reakciót a következő egyenlettel lehet vázolni:

CaO + H₂O => Ca (OH)₂

Az egyenlet kiegyensúlyozott. Ezért megfelel a tömegmegőrzési törvénynek.

A reakcióban részt vevő CaO tömege = Ca (OH) tömege₂ - H tömeg₂O

14,8 g - 3,6 g

11,2 g CaO

Ezért a nem reagált CaO-t (az, amelyik maradt) úgy számítjuk ki, hogy levonjuk:

A maradék CaO-tömeg = a reakcióban résztvevő tömegben jelen lévő tömeg.

14 g CaO-t - 11,2 g CaO-t

2,8 g CaO

Réz-oxid

Mennyi réz-oxid (CuO) keletkezik, amikor 11 g réz (Cu) teljesen reagál az oxigénnel (O₂)? Mennyi oxigén szükséges a reakcióban?

Az első lépés az egyenlet kiegyensúlyozása. A kiegyensúlyozott egyenlet a következő:

2Cu + O₂ => 2CuO

Az egyenlet kiegyensúlyozott, így megfelel a tömegmegőrzési törvénynek.

A Cu atomtömege 63,5 g / mol, és a CuO molekulatömege 79,5 g / mol.

Meg kell határozni, hogy mennyi CuO keletkezik a 11 g Cu teljes oxidációjából:

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

Formázott CuO-tömeg = 13,77 g

Ezért a CuO és a Cu közötti tömeg különbség adja a reakcióban részt vevő oxigén mennyiségét:

Oxigén tömeg = 13,77 g - 11 g

1,77 g O₂

Nátrium-klorid képződése

A klór tömege (Cl₂) 2,47 g-ot reagáltatunk elegendő nátriummal (Na) és 3,82 g nátrium-kloridot (NaCl) képezünk. Mennyi Na reagált?

Kiegyensúlyozott egyenlet:

2Na + Cl₂ => 2NCl

A tömeg megőrzésének törvénye szerint:

Na = a NaCl tömege - Cl tömeg₂

3,82 g - 2,47 g

1,35 g Na

referenciák

1. Flores, J. Química (2002). Szerkesztői Santillana.
2. Wikipedia. (2018). Az anyag megőrzésének törvénye. Lap forrása: en.wikipedia.org
3. Nemzeti Műszaki Intézet. (N.d.). A tömeg megőrzésének törvénye. CGFIE. A lap eredeti címe: aev.cgfie.ipn.mx
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. január 18.). A tömegek megőrzésének törvénye
5. Shrestha B. (2018. november 18.). Az anyag megőrzésének törvénye. Kémia LibreTexts. Lap forrása: chem.libretexts.org