Právo ochrany hmoty, aplikácie, experimenty a príklady

zákon o ochrane hmoty alebo hmoty je to, čo hovorí, že v akejkoľvek chemickej reakcii nie je hmota vytvorená alebo zničená. Tento zákon je založený na skutočnosti, že atómy sú v tomto type reakcií nedeliteľnými časticami; zatiaľ čo v jadrových reakciách sú atómy fragmentované, preto nie sú považované za chemické reakcie. 

Ak atómy nie sú zničené, potom, keď prvok alebo zlúčenina reaguje, musí sa počet atómov udržiavať konštantný pred a po reakcii; ktorý sa premieta do konštantného hmotnostného množstva medzi reagentmi a príslušnými produktmi.

To platí vždy, ak nie je únik, ktorý spôsobuje stratu hmoty; ale ak je reaktor hermeticky uzavretý, žiaden atóm "nezmizne", a preto musí byť nabitá hmota rovná hmotnosti po reakcii..

Ak je produkt tuhý, na druhej strane jeho hmotnosť sa bude rovnať súčtu činidiel, ktoré sa podieľajú na jeho tvorbe. Podobne sa to deje s kvapalnými alebo plynnými produktmi, ale pri meraní výsledných hmotností je náchylnejšie robiť chyby.

Tento zákon sa zrodil z experimentov minulých storočí, posilnených príspevkami niekoľkých slávnych chemikov, ako Antoine Lavoisier.

Zvážte reakciu medzi A a B₂ na vytvorenie AB₂ (horný obrázok) Podľa zákona o ochrane hmoty, hmotnosť AB₂ musí byť rovný súčtu hmotností A a B₂, resp. Potom, ak 37 g A reaguje s 13 g B₂, výrobok AB₂ musí vážiť 50 g.

Preto v chemickej rovnici je hmotnosť reaktantov (A a B)₂) sa musí vždy rovnať hmotnosti výrobkov (AB. \ t₂).

Príkladom veľmi podobným tomu, ktorý bol opísaný, je vytvorenie oxidov kovov, ako je hrdza alebo hrdza. Hrdza je ťažšia ako železo (aj keď to nemusí vyzerať), pretože kov zreagoval s množstvom kyslíka na vytvorenie oxidu..

index

• 1 Čo je zákon ochrany hmoty alebo hmoty?
  • 1.1 Príspevok spoločnosti Lavoisier
• 2 Ako sa tento zákon uplatňuje v chemickej rovnici?
  • 2.1 Základné zásady
  • 2.2 Chemická rovnica
• 3 Experimenty, ktoré demonštrujú zákon
  • 3.1 Spaľovanie kovov
  • 3.2 Uvoľňovanie kyslíka
• 4 Príklady (praktické cvičenia)
  • 4.1 Rozklad oxidu uhoľnatého
  • 4.2 Spaľovanie horčíkovej pásky
  • 4.3 Hydroxid vápenatý
  • 4.4 Oxid meďnatý
  • 4.5 Tvorba chloridu sodného
• 5 Referencie

Aký je zákon ochrany hmoty alebo hmoty?

Tento zákon uvádza, že chemická reakcia je hmotnosť reaktantov rovná hmotnosti produktov. Zákon je vyjadrený vo výraze „hmota nie je stvorená ani zničená, všetko je transformované“, ako ju vyslovil Julius Von Mayer (1814-1878).

Zákon bol navrhnutý nezávisle Michailom Lamanosovom, v roku 1745, a Antoine Lavoisier v roku 1785. Zatiaľ čo Lamanósov výskum o zákone o zachovaní omše predchádza Lavoisierovmu výskumu, v Európe neboli známe. pre písanie v ruštine.

Experimenty uskutočnené v roku 1676 Robertom Boyleom ich viedli k tomu, aby poukázali na to, že keď bol materiál spálený v otvorenej nádobe, materiál zvýšil jeho hmotnosť; možno kvôli transformácii samotného materiálu.

Lavoiserove experimenty so spaľovaním materiálov v nádobách s obmedzeným prívodom vzduchu vykazovali nárast hmotnosti. Tento výsledok bol v súlade s výsledkom, ktorý získal Boyle.

Príspevok Lavoisiera

Záver spoločnosti Lavoisier bol však iný. Myslel si, že počas spaľovania sa zo vzduchu vyťažilo množstvo hmoty, čo by vysvetľovalo nárast hmotnosti, ktorý bol pozorovaný v materiáloch vystavených spaľovaniu..

Lavoiser si myslel, že hmotnosť kovov zostala počas spaľovania konštantná a že pokles spaľovania v uzavretých nádobách nebol spôsobený poklesom flojisto (koncepcia v nepoužívaní), predpokladaná podstata súvisiaca s výrobou tepla.

Lavoiser poznamenal, že pozorovaný pokles bol spôsobený skôr poklesom koncentrácie plynov v uzavretých nádobách.

Ako sa tento zákon uplatňuje v chemickej rovnici?

Zákon zachovania hmoty má v stechiometrii transcendentný význam, ktorý definuje ako kvantitatívny vzťah medzi reaktantmi a produktmi prítomnými v chemickej reakcii..

Princípy stechiometrie boli vyjadrené v roku 1792 Jeremíasom Benjamínom Richterom (1762-1807), ktorý ju definoval ako vedu, ktorá meria kvantitatívne proporcie alebo hmotnostné vzťahy chemických prvkov, ktoré sa podieľajú na reakcii..

Pri chemickej reakcii dochádza k modifikácii látok, ktoré do nej zasahujú. Zistilo sa, že reaktanty alebo reaktanty sa spotrebujú na vytvorenie produktov.

Počas chemickej reakcie dochádza k prasknutiu väzieb medzi atómami, ako aj k tvorbe nových väzieb; ale počet atómov v reakcii zostáva nezmenený. Toto je známe ako zákon ochrany hmoty.

Základné princípy

Tento zákon predpokladá dva základné princípy:

-Celkový počet atómov každého typu je rovnaký v reaktantoch (pred reakciou) av produktoch (po reakcii)..

-Celkový súčet elektrických nábojov pred a po reakcii zostáva konštantný.

Je to preto, že počet subatomárnych častíc zostáva konštantný. Tieto častice sú neutróny bez elektrického náboja, protóny s kladným nábojom (+) a elektróny so záporným nábojom (-). Takže elektrický náboj sa počas reakcie nemení.

Chemická rovnica

Keď sme uviedli vyššie uvedené, keď reprezentujeme chemickú reakciu pomocou rovnice (ako je hlavná snímka), musia byť rešpektované základné princípy. Chemická rovnica používa symboly alebo reprezentácie rôznych prvkov alebo atómov a ako sú zoskupené v molekulách pred alebo po reakcii.

Ako príklad bude opäť použitá nasledujúca rovnica:

A + B₂    => AB₂

Index je číslo, ktoré je umiestnené na pravej strane prvkov (B₂ a AB₂) v jeho spodnej časti, označujúc počet atómov prvku prítomného v molekule. Toto číslo sa nedá zmeniť bez produkcie novej molekuly, ktorá sa líši od originálu.

Stechiometrický koeficient (1, v prípade A a zvyšok druhu) je číslo, ktoré je umiestnené v ľavej časti atómov alebo molekúl, čo svedčí o počte z nich, ktoré sa podieľajú na reakcii..

V chemickej rovnici, ak je reakcia ireverzibilná, je umiestnená jedna šípka, ktorá označuje smer reakcie. Ak je reakcia reverzibilná, sú v opačnom smere dve šípky. Na ľavej strane šípky sú reagencie alebo reaktanty (A a B)₂), kým na pravej strane sú výrobky (AB₂).

hojdacia

Vyvažovanie chemickej rovnice je postup, ktorý umožňuje vyrovnať počet atómov chemických prvkov prítomných v reaktantoch s produktmi produktov..

Inými slovami, množstvo atómov každého prvku musí byť rovnaké na strane reaktantov (pred šípkou) a na strane produktu reakcie (po šípke).

Hovorí sa, že keď je reakcia vyvážená, rešpektuje sa zákon hromadného konania.

Preto je nevyhnutné vyvážiť počet atómov a elektrických nábojov na oboch stranách šípky v chemickej rovnici. Súčet hmotností reaktantov sa musí rovnať súčtu hmotností produktov.

Pre prípad reprezentovanej rovnice je už vyrovnaný (rovnaký počet A a B na oboch stranách šípky).

Experimenty, ktoré demonštrujú zákon

Spaľovanie kovov

Lavoiser, pozorujúc spaľovanie kovov, ako je olovo a cín v uzavretých nádobách s obmedzeným prívodom vzduchu, si všimol, že kovy boli pokryté kalcinátom; a tiež, že hmotnosť kovu v určitom čase zahrievania bola rovnaká ako počiatočná.

Keď sa pri spaľovaní kovu pozoruje nárast hmotnosti, Lavoiser si myslel, že zistená nadmerná hmotnosť sa dá vysvetliť určitým množstvom niečoho, čo sa počas spaľovania extrahuje zo vzduchu. Z tohto dôvodu zostala hmotnosť konštantná.

Tento záver, ktorý by mohol byť považovaný za slabý vedecký základ, nie je taký, vzhľadom na Lavoiserove vedomosti o existencii kyslíka v čase, keď sa vyjadril k svojmu zákonu (1785).

Uvoľňovanie kyslíka

Kyslík objavil Carl Willhelm Scheele v roku 1772. Následne ho Joseph Priesley objavil samostatne a zverejnil výsledky svojho výskumu, tri roky predtým, ako Scheele zverejnil svoje výsledky o tom istom plyne..

Priesley zahrieval oxid uhoľnatý a zachytil plyn, ktorý spôsobil nárast žiarenia plameňa. Okrem toho, zavedenie myší do nádoby s plynom ich robí aktívnymi. Priesley nazval tento defogistizovaný plyn.

Priesley oznámil svoje pozorovania Antoinovi Lavoiserovi (1775), ktorý zopakoval svoje experimenty, ktoré ukazujú, že plyn bol vo vzduchu a vo vode. Lavoiser rozpoznal plyn ako nový prvok, ktorý mu dal názov kyslíka.

Keď Lavoisier použil ako argument na vyjadrenie svojho zákona, že prebytočná hmota pozorovaná pri spaľovaní kovov bola spôsobená niečím, čo bolo extrahované zo vzduchu, myslel na kyslík, prvok, ktorý je kombinovaný s kovmi počas spaľovania..

Príklady (praktické cvičenia)

Rozklad oxidu uhoľnatého

Ak sa zohreje 232,6 oxidu uhoľnatého (HgO), rozkladá sa na ortuť (Hg) a molekulárny kyslík (O₂). (Hg = 206,6 g / mol) a (O = 16 g / mol), bod hmotnostná Hg a O: na zákona o zachovaní hmoty a atómových hmotností základe₂ ktorý sa tvorí.

HgO => Hg + O₂

232,6 g 206,6 g 32 g

Výpočty sú veľmi priame, pretože presne jeden mól HgO sa rozkladá.

Spaľovanie horčíkovej pásky

V uzavretej nádobe obsahujúcej 4 g kyslíka sa spálil horčíkový pás s hmotnosťou 1,2 g. Po reakcii zostalo 3,2 g nezreagovaného kyslíka. Koľko oxidu horečnatého sa tvorí?

Prvá vec, ktorá sa vypočíta, je hmotnosť kyslíka, ktorý reagoval. Toto sa dá ľahko vypočítať pomocou odčítania:

Hmotnosť O₂ ktorý reagoval = počiatočná hmotnosť O₂ - konečná hmotnosť O₂

(4 - 3,2) g0₂

0,8 g O₂

Na základe zákona o zachovaní hmotnosti sa môže vypočítať hmotnosť vytvoreného MgO.

Hmotnosť MgO = hmotnosť Mg + hmotnosť O

1,2 g + 0,8 g

2,0 g MgO

Hydroxid vápenatý

Hmotnosť 14 g oxidu vápenatého (CaO) reagovala s 3,6 g vody (H)₂O), ktorý bol úplne spotrebovaný v reakcii za vzniku 14,8 g hydroxidu vápenatého, Ca (OH)₂:

Koľko oxid vápenatý reaguje za vzniku hydroxidu vápenatého?

Koľko oxidu vápenatého zostalo?

Reakcia môže byť schematizovaná nasledujúcou rovnicou:

CaO + H₂O => Ca (OH)₂

Rovnica je vyvážená. Preto je v súlade so zákonom o zachovaní hmotnosti.

Hmotnosť CaO v reakcii = hmotnosť Ca (OH)₂ - H hmotnosť₂O

14,8 g - 3,6 g

11,2 g CaO

Preto CaO, ktorý nereagoval (ten, ktorý zostal) sa vypočíta odčítaním:

Zvyšná hmotnosť CaO = hmotnosť prítomná v reakčnej hmote, ktorá zasahovala do reakcie.

14 g CaO - 11,2 g CaO

2,8 g CaO

Oxid meďnatý

Koľko oxidu medi (CuO) vznikne, keď 11 g medi (Cu) úplne reaguje s kyslíkom (O₂)? Koľko kyslíka je potrebných v reakcii?

Prvým krokom je vyváženie rovnice. Vyvážená rovnica je nasledovná:

2Cu + O₂ => 2CuO

Rovnica je vyvážená, takže je v súlade so zákonom ochrany hmoty.

Atómová hmotnosť Cu je 63,5 g / mol a molekulová hmotnosť CuO je 79,5 g / mol.

Je potrebné určiť, koľko CuO vzniká z úplnej oxidácie 11 g Cu:

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

Tvarovaná hmotnosť CuO = 13,77 g

Preto rozdiel hmotností medzi CuO a Cu udáva množstvo kyslíka v reakcii:

Hmotnosť kyslíka = 13,77 g - 11 g

1,77 g O₂

Tvorba chloridu sodného

Hmotnosť chlóru (Cl₂) 2,47 g sa nechá reagovať s dostatočným množstvom sodíka (Na) a 3,82 g chloridu sodného (NaCl). Koľko Na reagovalo?

Vyvážená rovnica:

2Na + Cl₂ => 2NaCl

Podľa zákona o zachovaní hmotnosti:

Hmotnosť Na = hmotnosť NaCl - hmotnosť Cl₂

3,82 g - 2,47 g

1,35 g Na

referencie

1. Flores, J. Química (2002). Redakčná Santillana.
2. Wikipedia. (2018). Zákon o ochrane hmoty. Zdroj: en.wikipedia.org
3. Národný polytechnický inštitút. (N. D.). Zákon o zachovaní hmotnosti. CGFIE. Zdroj: aev.cgfie.ipn.mx
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (18. január 2019). Zákon zachovania omše Zdroj: thoughtco.com
5. Shrestha B. (18. novembra 2018). Zákon ochrany hmoty. Chémia LibreTexts. Zdroj: chem.libretexts.org