Aineen, sovellusten, kokeiden ja esimerkkien säilyttämislaki

aineen tai massan säilyttämistä koskeva laki se, että todetaan, että kemiallisessa reaktiossa ainetta ei synny tai tuhoutu. Tämä laki perustuu siihen, että atomit ovat jakamattomia hiukkasia tämäntyyppisissä reaktioissa; kun taas ydinreaktioissa atomit ovat hajanaisia, minkä vuoksi niitä ei pidetä kemiallisina reaktioina. 

Jos atomeja ei tuhota, silloin kun elementti tai yhdiste reagoi, atomien lukumäärä on pidettävä vakiona ennen reaktiota ja sen jälkeen; joka muuttuu vakiomääräksi asianomaisten reagenssien ja tuotteiden välillä.

Näin on aina, jos vuoto ei aiheuta aineen menetystä; mutta jos reaktori on hermeettisesti suljettu, mitään atomia "ei katoa", ja siksi ladatun massan on oltava yhtä suuri kuin reaktion jälkeinen massa..

Jos tuote on kiinteä, sen massa on kuitenkin yhtä suuri kuin sen muodostamiseen käytettyjen reagenssien summa. Samoin se tapahtuu nestemäisillä tai kaasumaisilla tuotteilla, mutta on todennäköisempää tehdä virheitä, kun mitataan sen tuloksena olevia massoja.

Tämä laki syntyi viime vuosisatojen kokeilusta, jota vahvistivat useiden kuuluisien kemistien, kuten Antoine Lavoisierin, panos..

Harkitse A: n ja B: n välistä reaktiota₂ muodostaa AB: n₂ (ylin kuva) Aineen säilyttämislain mukaan AB: n massa₂ on oltava yhtä suuri kuin A: n ja B: n massojen summa₂, vastaavasti. Sitten, jos 37 g A: ta reagoi 13 g: n kanssa B: tä₂, tuote AB₂ punnitaan 50 g.

Siksi kemiallisen yhtälön mukaan reagenssien massa (A ja B)₂) on aina oltava yhtä suuri kuin tuotteiden massa (AB₂).

Esimerkki, joka on hyvin samanlainen kuin juuri kuvattu, on metallisten oksidien, kuten ruosteen tai ruosteen, muodostuminen. Ruoste on raskaampaa kuin rautaa (vaikka se ei ehkä näytä siltä), koska metalli reagoi hapen massan kanssa oksidin muodostamiseksi.

indeksi

• 1 Mikä on aineen tai massan säilyttämisen laki?
  • 1.1 Lavoisierin osuus
• 2 Miten tätä lakia sovelletaan kemiallisessa yhtälössä?
  • 2.1 Perusperiaatteet
  • 2.2 Kemiallinen yhtälö
• 3 Lainsäädäntöä osoittavat kokeet
  • 3.1 Metallien polttaminen
  • 3.2 Hapen vapautuminen
• 4 Esimerkkejä (käytännön harjoitukset)
  • 4.1 Elohopean monoksidin hajoaminen
  • 4.2 Magneettinauhan polttaminen
  • 4.3 Kalsiumhydroksidi
  • 4.4 Kuparioksidi
  • 4.5 Natriumkloridin muodostuminen
• 5 Viitteet

Mikä on aineen tai massan säilyttämisen laki?

Tässä laissa säädetään, että kemiallinen reaktio reagenssien massa on yhtä suuri kuin tuotteiden massa. Laki ilmaistaan ​​lauseessa "asia ei ole luotu eikä tuhoutunut, kaikki muuttuu", kuten Julius Von Mayer (1814-1878) totesi.

Lainosovin lain 1745 ja Antoine Lavoisier laati itsenäisesti vuonna 1785. Vaikka Lamanósovin tutkimus massan säilyttämistä koskevasta laista ennen Lavoisierin tutkimusta, ne eivät olleet Euroopassa tiedossa. venäjän kielellä.

Robert Boylen vuonna 1676 tekemät kokeet saivat heidät huomauttamaan, että kun materiaalia poltettiin avoimessa astiassa, materiaali lisäsi sen painoa; ehkä itse materiaalin kokema muutos.

Lavoiserin kokeilla materiaalien polttamisessa säiliöissä, joissa oli rajallinen ilmanotto, havaittiin painonnousua. Tämä tulos oli Boylen saaman tuloksen mukainen.

Lavoisierin panos

Lavoisierin johtopäätös oli kuitenkin erilainen. Hän ajatteli, että polttamisen aikana ilmaa poistettiin massaa, mikä selittäisi massan lisääntymisen, joka havaittiin poltettaville materiaaleille..

Lavoiser katsoi, että metallien massa pysyi vakiona polttamisen aikana, ja että polttamisen väheneminen suljetuissa säiliöissä ei johtunut flojiston vähenemisestä (käyttämättömänä käsitteenä), jonka oletetaan olevan lämmöntuotantoon liittyvää.

Lavoiser totesi, että havaittu lasku johtui pikemminkin kaasujen konsentraation vähenemisestä suljetuissa säiliöissä.

Miten tätä lakia sovelletaan kemialliseen yhtälöön?

Massan säilyttämislailla on transkendenttinen merkitys stökiometriassa, joka määrittelee jälkimmäisen määrityksen reagenssien ja kemiallisessa reaktiossa olevien tuotteiden välillä..

Stökiömetrian periaatteet määrittelivät vuonna 1792 Jeremías Benjamín Richter (1762-1807), joka määritteli sen tieteeksi, joka mittaa reaktiossa mukana olevien kemiallisten elementtien määrällisiä suhteita tai massasuhteita..

Kemiallisessa reaktiossa on muutoksia aineisiin, jotka siihen vaikuttavat. Havaitaan, että reagenssit tai reagenssit kulutetaan tuotteiden alkamiseksi.

Kemiallisen reaktion aikana on atomien välisten sidosten repeämiä sekä uusien joukkovelkakirjojen muodostumista; mutta reaktioissa mukana olevien atomien lukumäärä pysyy muuttumattomana. Tätä kutsutaan aineen säilyttämislaiksi.

Periaatteet

Tämä laki edellyttää kahta perusperiaatetta:

-Kunkin tyyppisten atomien kokonaismäärä on yhtä suuri reagensseissa (ennen reaktiota) ja tuotteissa (reaktion jälkeen).

-Sähkövarausten kokonaismäärä ennen reaktiota ja sen jälkeen pysyy vakiona.

Tämä johtuu siitä, että subatomisten hiukkasten määrä pysyy vakiona. Nämä hiukkaset ovat neutroneja, joissa ei ole sähkövaraa, protoneja, joilla on positiivinen varaus (+), ja elektroneja, joilla on negatiivinen varaus (-). Siten sähkövaraus ei muutu reaktion aikana.

Kemiallinen yhtälö

Edellä mainitun jälkeen, kun esitetään kemiallinen reaktio yhtälöllä (kuten pääkuvassa), perusperiaatteita on noudatettava. Kemiallinen yhtälö käyttää eri elementtien tai atomien symboleja tai esityksiä ja sitä, miten ne on ryhmitelty molekyyleihin ennen reaktiota tai sen jälkeen.

Seuraavaa yhtälöä käytetään jälleen esimerkkinä:

A + B₂    => AB₂

Alaindeksi on numero, joka on sijoitettu elementtien oikealle puolelle (B₂ ja AB₂) sen alaosassa, joka osoittaa molekyylissä olevan elementin atomien lukumäärän. Tätä numeroa ei voi muuttaa ilman uuden molekyylin tuotantoa, joka on erilainen kuin alkuperäinen.

Stökiometrinen kerroin (1, A: n ja muun lajin osalta) on numero, joka on sijoitettu atomien tai molekyylien vasempaan osaan, mikä osoittaa niiden lukumäärän, jotka ovat mukana reaktiossa.

Kemiallisessa yhtälössä, jos reaktio on peruuttamaton, sijoitetaan yksi nuoli, joka osoittaa reaktion suunnan. Jos reaktio on palautuva, on kaksi nuolea vastakkaiseen suuntaan. Nuolien vasemmalla puolella ovat reagenssit tai reagenssit (A ja B)₂), oikealla puolella ovat tuotteet (AB₂).

rocking

Kemiallisen yhtälön tasapainottaminen on prosessi, jonka avulla voidaan tasoittaa reaktanttien kemiallisten elementtien atomien lukumäärää tuotteiden vastaavien atomien lukumäärään..

Toisin sanoen kunkin elementin atomien määrän on oltava yhtä suuri reagenssien puolella (ennen nuolta) ja reaktion tuotepuolella (nuolen jälkeen).

Sanotaan, että kun reaktio on tasapainoinen, Massatoimien lakia kunnioitetaan.

Siksi on välttämätöntä tasapainottaa atomien ja sähkövarausten lukumäärä nuolen molemmilla puolilla kemiallisessa yhtälössä. Myös reagenssien massojen summa on oltava yhtä suuri kuin tuotteiden massojen summa.

Esitetyn yhtälön tapauksessa se on jo tasapainotettu (sama määrä A: ta ja B: tä molemmilla puolilla nuolta).

Kokeet, jotka osoittavat lain

Metallien polttaminen

Lavoiser, tarkkailemalla metallien, kuten lyijyn ja tinan polttamista suljetuissa säiliöissä, joissa on rajoitettu ilmanotto, huomattiin, että metallit peitettiin kalsinaatilla; ja myös, että metallin paino tietyllä lämmityshetkellä oli yhtä suuri kuin alku.

Kun metallin polttamisessa havaitaan painon nousua, Lavoiser katsoi, että havaittu ylimääräinen paino selittyy tietyllä massalla jotain, joka on uutettu ilmaa polttamisen aikana. Tästä syystä massa pysyi vakiona.

Tämä johtopäätös, jota voitaisiin pitää heikolla tieteellisellä pohjalla, ei ole sellainen, kun Lavoiserin tietoa hapen olemassaolosta siihen mennessä, kun hän julisti lain (1785).

Hapen vapautuminen

Carl Willhelm Scheele löysi hapen vuonna 1772. Sen jälkeen Joseph Priesley löysi sen itsenäisesti ja julkaisi tutkimuksensa tulokset kolme vuotta ennen kuin Scheele julkaisi tulokset tästä samasta kaasusta..

Priesley kuumensi elohopean monoksidia ja keräsi kaasun, joka tuotti liekin kirkkauden kasvun. Lisäksi hiirien vieminen säiliöön kaasun kanssa teki niistä aktiivisempia. Priesley kutsui tätä defogistoitua kaasua.

Priesley välitti huomautuksensa Antoine Lavoiserille (1775), joka toisti kokeilunsa siitä, että kaasu oli ilmassa ja vedessä. Lavoiser tunnisti kaasun uutena elementtinä ja antoi sille hapen nimen.

Kun Lavoisier käytti argumenttina hänen lakinsa ilmoittamiseen, metallien poltossa havaittu ylimääräinen massa johtui siitä, että se oli peräisin ilmaa, hän ajatteli happea, joka on yhdistetty metalleihin polttamisen aikana..

Esimerkkejä (käytännön harjoitukset)

Elohopean monoksidin hajoaminen

Jos 232,6 elohopean monoksidia (HgO) kuumennetaan, se hajoaa elohopeaksi (Hg) ja molekyylihapoksi (O₂). Massan ja atomipainojen säilyttämislain perusteella (Hg = 206,6 g / mol) ja (O = 16 g / mol) ilmoitetaan Hg: n ja O: n massa.₂ joka on muodostettu.

HgO => Hg + O₂

232,6 g 206,6 g 32 g

Laskelmat ovat hyvin suoria, koska täsmälleen yksi mooli HgO: ta hajoaa.

Magneettinauhan polttaminen

1,2 g: n magneettinauhaa poltettiin suljetussa astiassa, joka sisälsi 4 g happea. Reaktion jälkeen jäi 3,2 g reagoimatonta happea. Kuinka paljon magnesiumoksidia muodostui?

Ensimmäinen asia on laskea happea, joka reagoi. Tämä voidaan laskea helposti vähentämällä:

O: n massa₂ joka reagoi = O: n alkuperäinen massa₂ - O: n lopullinen massa₂

(4 - 3,2) g₂

0,8 g O: ta₂

Massan säilyttämislain perusteella voidaan laskea muodostuneen MgO: n massa.

MgO: n massa = Mg: n massa O

1,2 g + 0,8 g

2,0 g MgO

Kalsiumhydroksidi

14 g kalsiumoksidia (CaO) saatettiin reagoimaan 3,6 g: n kanssa vettä (H₂O), joka kulutettiin kokonaan reaktiossa 14,8 g kalsiumhydroksidin, Ca (OH) muodostamiseksi₂:

Kuinka paljon kalsiumoksidia reagoi kalsiumhydroksidin muodostumiseen?

Kuinka paljon kalsiumoksidia oli jäljellä?

Reaktio voidaan kaaviota seuraavalla yhtälöllä:

CaO + H₂O => Ca (OH)₂

Yhtälö on tasapainoinen. Siksi noudattaa massan säilyttämistä koskevaa lakia.

Reaktioon osallistuneen CaO: n massa = Ca (OH): n massa₂ - H-massa₂O

14,8 g - 3,6 g

11,2 g CaO

Siksi CaO, joka ei reagoinut (jäljellä oleva) lasketaan vähentämällä:

Jäljellä oleva CaO-massa = reaktiossa mukana oleva reaktiossa esiintyvä massa.

14 g CaO: ta - 11,2 g CaO: ta

2,8 g CaO

Kuparioksidi

Kuinka paljon kuparioksidia (CuO) muodostuu, kun 11 g kuparia (Cu) reagoi täydellisesti hapen kanssa (O₂)? Kuinka paljon happea tarvitaan reaktiossa?

Ensimmäinen askel on yhtälön tasapainottaminen. Tasapainoinen yhtälö on seuraava:

2Cu + O₂ => 2CuO

Yhtälö on tasapainoinen, joten se täyttää massan säilyttämistä koskevan lain.

Cu: n atomipaino on 63,5 g / mol ja CuO: n molekyylipaino on 79,5 g / mol.

On tarpeen määrittää, kuinka paljon CuO muodostuu 11 g: n Cu: n täydellisestä hapetuksesta:

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

Muotoinen CuO-massa = 13,77 g

Siksi CuO: n ja Cu: n välisten massojen ero antaa reaktiossa mukana olevan hapen määrän:

Hapen massa = 13,77 g - 11 g

1,77 g O₂

Natriumkloridin muodostuminen

Kloorin massa (Cl₂) 2,47 g saatettiin reagoimaan riittävän natriumin (Na) kanssa ja muodostettiin 3,82 g natriumkloridia (NaCl). Kuinka paljon Na reagoi?

Tasapainoinen yhtälö:

2Na + Cl₂ => 2NCl

Massan säilyttämistä koskevan lain mukaan:

Na: n massa: NaCl: n massa - massa Cl₂

3,82 g - 2,47 g

1,35 g Na

viittaukset

1. Flores, J. Química (2002). Toimituksellinen Santillana.
2. Wikipedia. (2018). Aineen säilyttämistä koskeva laki. Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
3. Kansallinen ammattikorkeakoulu. (N.D.). Laki massan säilyttämisestä. CGFIE. Haettu osoitteesta: aev.cgfie.ipn.mx
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (18. tammikuuta 2019). Massan säilyttämisen laki Haettu osoitteesta thinkco.com
5. Shrestha B. (18. marraskuuta 2018). Aineen säilyttämislaki. Kemia LibreTexts. Haettu osoitteesta: chem.libretexts.org