Lag om bevarande av materia, tillämpningar, experiment och exempel

den lag för bevarande av materia eller massa är det som säger att materia i någon kemisk reaktion inte skapas eller förstörs. Denna lag bygger på det faktum att atomer är odelbara partiklar i denna typ av reaktioner; medan kärnreaktioner är fragmenterade, varför de inte anses vara kemiska reaktioner. 

Om atomerna inte förstörs, då när ett element eller en förening reagerar, måste antalet atomer hållas konstanta före och efter reaktionen; som översätts till en konstant massmängd mellan reagenserna och de berörda produkterna.

Detta är alltid fallet om det inte finns någon läcka som orsakar förlust av materia; men om reaktorn är hermetiskt förseglad försvinner ingen atom "och därför måste den laddade massan vara lika med massan efter reaktionen.

Om produkten är fast, å andra sidan, kommer dess massa att vara lika med summan av de reagenser som är involverade för dess bildning. På samma sätt sker det med flytande eller gasformiga produkter, men det är mer benäget att göra misstag vid mätning av dess resulterande massor.

Denna lag föddes av experiment från tidigare århundraden, förstärkt av bidrag från flera kända kemister, som Antoine Lavoisier.

Tänk på reaktionen mellan A och B₂ att bilda AB₂ (toppbild) Enligt lagen om bevarande av materia, AB: s massa₂ måste vara lika med summan av massorna av A och B₂, respektive. Om 37 g A reagerar med 13 g B₂, produkten AB₂ måste väga 50g.

I en kemisk ekvation är därför massan av reaktanterna (A och B₂) måste alltid vara lika med produktens massa (AB₂).

Ett exempel som mycket liknar det som just beskrivits är det för bildandet av metalloxider, såsom rost eller rost. Rostan är tyngre än järn (även om den kanske inte ser ut som den) eftersom metallen reagerade med en massa syre för att alstra oxiden.

index

• 1 Vad är lagen om bevarande av materia eller massa?
  • 1.1 Lavoisiers bidrag
• 2 Hur denna lag tillämpas i en kemisk ekvation?
  • 2.1 Grundprinciper
  • 2.2 Kemisk ekvation
• 3 Experiment som visar lagen
  • 3.1 Förbränning av metaller
  • 3.2 Syrefrisättning
• 4 Exempel (praktiska övningar)
  • 4.1 Nedbrytning av kvicksilvermonoxid
  • 4.2 Förbränning av ett magnesiumband
  • 4,3 kalciumhydroxid
  • 4.4 Kopparoxid
  • 4.5 Formation av natriumklorid
• 5 referenser

Vad är lagen om bevarande av materia eller massa?

Denna lag säger att en kemisk reaktion massorna av reaktanterna är lika med produktens massa. Lagen uttrycks i frasen "ärendet varken skapas eller förstöras, allt förvandlas" som formulerats av Robert Mayer (1814-1878).

Lagen har utvecklats oberoende av Mikhail Lamanósov, år 1745, och Antoine Lavoisier 1785. Även forskning Lamanósov om lagen om bevarande av Mass tiden före de Lavoisier var inte kända i Europa för att vara skriven på ryska.

De experiment som utfördes år 1676 av Robert Boyle ledde dem till att påpeka att när ett material förbränns i en öppen behållare ökade materialet sin vikt; kanske på grund av en omvandling som upplevs av själva materialet.

Lavoiser försök vid förbränning av material i behållare med begränsat luftintag visade en viktökning. Detta resultat var i överensstämmelse med det som erhållits av Boyle.

Bidrag från Lavoisier

Lavoisiers slutsats var dock annorlunda. Han trodde att vid förbränningen extraherades en massa massa från luften, vilket skulle förklara den ökning i massa som observerades i materialen som utsattes för förbränningen.

Lavoiser trodde att massan av metallerna förblev konstant under förbränning, och minskande förbränning i slutna behållare orsakades inte av en minskning i flojisto (konceptet föråldrad), en förmodad essens relaterad värmeproduktion.

Lavoiser noterade att den observerade minskningen orsakades, snarare av en minskning av koncentrationen av gaser i slutna behållare.

Hur gäller denna lag i en kemisk ekvation?

Lagen om bevarande av massan är av transcendentiell betydelse i stökiometri, som definierar den senare som beräkningen av de kvantitativa relationerna mellan reaktanterna och de produkter som är närvarande i en kemisk reaktion.

Principerna för stökiometri fastställdes i 1792 av Jeremiah Benjamin Richter (1762-1807), som definieras som den vetenskap som mäter förhållandena eller massförhållanden av de kemiska element som är involverade i en reaktion.

I en kemisk reaktion finns en modifiering av de ämnen som ingriper i den. Det observeras att reaktanterna eller reaktanterna konsumeras för att härleda produkterna.

Under den kemiska reaktionen finns bristningar av bindningar mellan atomerna, liksom bildandet av nya bindningar; men antalet atomer som är involverade i reaktionen förblir oförändrade. Detta är vad som är känt som lagen om bevarande av materia.

Grundprinciper

Denna lag innebär två grundläggande principer:

-Det totala antalet atomer av varje typ är lika med reaktanterna (före reaktionen) och i produkterna (efter reaktionen).

-Den totala summan av de elektriska laddningarna före och efter reaktionen förblir konstant.

Detta beror på att antalet subatomära partiklar förblir konstanta. Dessa partiklar är neutroner utan elektrisk laddning, protoner med positiv laddning (+) och elektroner med negativ laddning (-). Så den elektriska laddningen förändras inte under en reaktion.

Kemisk ekvation

Efter att ha sagt ovanstående, när de representerar en kemisk reaktion med hjälp av en ekvation (som huvudbilden), måste de grundläggande principerna respekteras. Kemiska ekvationen använder symboler eller representationer av de olika elementen eller atomerna, och hur de grupperas i molekyler före eller efter reaktionen.

Följande ekvation kommer att användas igen som ett exempel:

A + B₂    => AB₂

Prenumerationen är ett tal som placeras på den högra sidan av elementen (B₂ och AB₂) i sin nedre del, vilket anger antalet atomer av ett element som är närvarande i en molekyl. Detta nummer kan inte ändras utan att en ny molekyl produceras, annorlunda än originalet.

Den stökiometriska koefficienten (1, för A och resten av arten) är ett tal som placeras i den vänstra delen av atomerna eller molekylerna, vilket indikerar antalet dem som är involverade i en reaktion.

I en kemisk ekvation, om reaktionen är irreversibel, placeras en enda pil, vilket indikerar reaktionsriktningen. Om reaktionen är reversibel finns det två pilar i motsatt riktning. På vänster om pilarna är reagenserna eller reaktanterna (A och B₂), till höger är produkterna (AB₂).

gungande

Att balansera en kemisk ekvation är ett förfarande som tillåter att utjämna antalet atomer av de kemiska element som finns i reaktanterna med produkterna.

Med andra ord måste mängden atomer av varje element vara lika på sidan av reaktanterna (före pilen) och på produktens sida av reaktionen (efter pilen).

Det sägs att när en reaktion är balanserad respekteras lagen om massaaktion.

Därför är det viktigt att balansera antalet atomer och elektriska laddningar på båda sidor av pilen i en kemisk ekvation. Summan av massorna av reaktanterna måste också vara lika med summan av massorna av produkterna.

För fallet med ekvationen representerad är den redan balanserad (lika många A och B på båda sidor om pilen).

Experiment som visar lagen

Förbränning av metaller

Lavoiser, som observerar förbränning av metaller som bly och tenn i slutna behållare med begränsat luftintag, märkte att metallerna var täckta med en kalcinate; och också att metallets vikt vid en viss tidpunkt för uppvärmningen var lika med initialen.

Eftersom en viktökning observeras vid förbränning av en metall trodde Lavoiser att den observerade överskottsvikten kunde förklaras av en viss massa av något som extraheras från luften under förbränningen. Av denna anledning förblev massan konstant.

Denna slutsats, som kan betraktas med en svag vetenskaplig grund, är inte sådan, med tanke på Lavoiser s kännedom om förekomsten av syre vid den tidpunkt då han utgav sin lag (1785).

Syrefrisättning

Oxygen upptäcktes av Carl Willhelm Scheele 1772. Därefter upptäckte Joseph Priesley det självständigt och publicerade resultaten av hans forskning tre år innan Scheele publicerade sina resultat om samma gas..

Priesley värmde upp kvicksilvermonoxid och samlade en gas som gav en ökning i flammans glans. Vidare införde mössen i en behållare med gasen dem mer aktiva. Priesley kallade denna defogistiserade gas.

Priesley kommunicerade sina observationer till Antoine Lavoiser (1775), som upprepade sina experiment som visar att gasen var i luften och i vattnet. Lavoiser erkände gas som ett nytt element, vilket ger det namnet på syre.

När Lavoisier använde sig som argument för att uttrycka sin lag, att den överskottsmassa som observerades vid förbränning av metaller berodde på något som extraherades från luften, tänkte han på syre, ett element som kombineras med metaller under förbränning.

Exempel (praktiska övningar)

Nedbrytning av kvicksilvermonoxid

Om 232,6 kvicksilvermonoxid (HgO) upphettas, sönderdelas den i kvicksilver (Hg) och molekylärt syre (O₂). Baserat på lagen om bevarande av massa och atomvikt: (Hg = 206,6 g / mol) och (O = 16 g / mol), ange massan av Hg och O₂ som bildas.

HgO => Hg + O₂

232,6 g 206,6 g 32 g

Beräkningarna är mycket direkta, eftersom exakt en mol HgO sönderdelas.

Förbränning av ett magnesiumband

Ett magnesiumband av 1,2 g förbrändes i en sluten behållare innehållande 4 g syre. Efter reaktionen förblev 3,2 g oreagerad syre. Hur mycket magnesiumoxid bildades?

Det första som ska beräknas är syrgasmängden som reagerade. Detta kan enkelt beräknas med hjälp av en subtraktion:

Massa av O₂ som reagerade = initial massa av O₂ - slutlig massa av O₂

(4-2,2) g O₂

0,8 g O₂

Baserat på lagen om bevarande av massan kan massan av MgO som bildas beräknas.

Massa av MgO = massa Mg + massa O

1,2 g + 0,8 g

2,0 g MgO

Kalciumhydroxid

En massa av 14 g kalciumoxid (CaO) reagerade med 3,6 g vatten (H₂O), som fullständigt konsumeras i reaktionen för att bilda 14,8 g kalciumhydroxid, Ca (OH)₂:

Hur mycket kalciumoxid reagerade för att bilda kalciumhydroxid?

Hur mycket kalciumoxid kvarstod?

Reaktionen kan schematiseras med följande ekvation:

CaO + H₂O => Ca (OH)₂

Ekvationen är balanserad. Därför följer lagen om bevarande av massan.

Massa av CaO som är involverad i reaktionen = massan av Ca (OH)₂ - H massa₂O

14,8 g - 3,6 g

11,2 g CaO

Därför beräknas den CaO som inte reagerar (den som är kvar) beräknas genom att subtrahera:

CaO-massa kvarvarande = massa närvarande i reaktionen - massa som ingripit i reaktionen.

14 g CaO - 11,2 g CaO

2,8 g CaO

Kopparoxid

Hur mycket kopparoxid (CuO) kommer att bildas när 11 g koppar (Cu) reageras fullständigt med syre (O₂)? Hur mycket syre behövs i reaktionen?

Det första steget är att balansera ekvationen. Den balanserade ekvationen är som följer:

2Cu + O₂ => 2CuO

Ekvationen är balanserad, så den överensstämmer med lagen om bevarande av massa.

Atomvikten av Cu är 63,5 g / mol och molekylvikten av CuO är 79,5 g / mol.

Det är nödvändigt att bestämma hur mycket CuO bildas från fullständig oxidation av 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)

Formad CuO massa = 13,77 g

Därför ger skillnaden mellan massorna mellan CuO och Cu den mängd syre som är involverad i reaktionen:

Syrgasmassa = 13,77 g - 11 g

1,77 g O₂

Bildning av natriumklorid

En massa klor (Cl₂) av 2,47 g omsattes med tillräcklig natrium (Na) och 3,82 g natriumklorid (NaCl) bildades. Hur mycket Na reagerade?

Balanserad ekvation:

2Na + Cl₂ => 2NaCl

Enligt lagen om bevarande av massan:

Massa av Na = massa av NaCl - massa Cl₂

3,82 g - 2,47 g

1,35 g Na

referenser

1. Flores, J. Química (2002). Redaktionell Santillana.
2. Wikipedia. (2018). Lag för bevarande av materia. Hämtad från: en.wikipedia.org
3. National Polytechnic Institute. (N.D.). Lag för bevarande av massan. CGFIE. Hämtad från: aev.cgfie.ipn.mx
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (18 januari 2019). Lag för bevarande av mässan. Hämtad från: thoughtco.com
5. Shrestha B. (18 november 2018). Lag om bevarande av materia. Kemi LibreTexts. Hämtad från: chem.libretexts.org