Zakon o ohranjanju snovi, aplikacije, poskusi in primeri
The ohranitve snovi ali mase je tisto, ki navaja, da se pri kateri koli kemični reakciji snov ne ustvari ali uniči. Ta zakon temelji na dejstvu, da so atomi nedeljivi delci v tej vrsti reakcij; medtem ko so v jedrskih reakcijah atomi razdrobljeni, zato niso kemijske reakcije.
Če se atomi ne uničijo, potem, ko reagira element ali spojina, je treba število atomov ohraniti konstantno pred reakcijo in po njej; ki se pretvori v konstantno masno količino med vključenimi reagenti in proizvodi.
To vedno velja, če ni puščanja, ki povzroči izgubo snovi; če pa je reaktor hermetično zatesnjen, noben atom "ne izgine", zato mora biti obremenjena masa enaka masi po reakciji.
Če je proizvod trdna, pa je njegova masa enaka vsoti vključenih reagentov za njeno tvorbo. Enako se dogaja s tekočimi ali plinastimi produkti, vendar je bolj nagnjeno k napakam pri merjenju nastalih mas.
Ta zakon je nastal iz poskusov preteklih stoletij, ki so jih okrepili prispevki številnih znanih kemikov, kot je Antoine Lavoisier.
Upoštevajte reakcijo med A in B2 da oblikujemo AB2 (zgornja slika) Po zakonu ohranjanja snovi masa AB2 mora biti enaka vsoti mas A in B2, v tem zaporedju. Potem, če 37g A reagira z 13 g B2, izdelka AB2 tehta 50 g.
Zato je v kemijski enačbi masa reaktantov (A in B)2) mora biti vedno enaka masi proizvodov (AB2).
Primer, ki je zelo podoben pravkar opisanemu, je nastanek kovinskih oksidov, kot so rja ali rja. Rja je težja od železa (čeprav morda ne izgleda tako), ker je kovina reagirala z maso kisika, da je ustvarila oksid.
Indeks
- 1 Kaj je zakon ohranjanja snovi ali mase?
- 1.1 Lavoisierjev prispevek
- 2 Kako se ta zakon uporablja v kemijski enačbi?
- 2.1 Osnovna načela
- 2.2 Kemijska enačba
- 3 Poskusi, ki prikazujejo zakon
- 3.1 Sežiganje kovin
- 3.2 Izpust kisika
- 4 Primeri (praktične vaje)
- 4.1 Razgradnja živosrebrnega monoksida
- 4.2 Sežiganje magnezijevega traku
- 4.3 Kalcijev hidroksid
- 4.4 Bakrov oksid
- 4.5 Nastanek natrijevega klorida
- 5 Reference
Kaj je zakon ohranjanja snovi ali mase?
Ta zakon določa, da je kemijska reakcija masa reaktantov enaka masi produktov. Zakon je izražen v izrazu "stvar ni niti ustvarjena niti uničena, vse se spremeni", kot je zapisal Julius Von Mayer (1814-1878).
Zakon sta samostojno sestavila Mikhail Lamanosov leta 1745 in Antoine Lavoisier leta 1785. Medtem ko je Lamanósova raziskava o Zakonu o ohranjanju maše nastopila pred Lavoisierjem, niso bili znani v Evropi. za pisanje v ruščini.
Poskuse, ki jih je leta 1676 izvedel Robert Boyle, so opozorili, da je material, ki se je sežgal v odprti posodi, povečal svojo težo; morda zaradi preobrazbe, ki jo je doživel material sam.
Lavoiserjevi poskusi sežiganja materialov v posodah z omejenim vnosom zraka so pokazali povečanje teže. Ta rezultat je bil v skladu s tistim, ki ga je pridobil Boyle.
Prispevek Lavoisierja
Vendar je bil Lavoisierjev sklep drugačen. Menil je, da je bila med sežiganjem iz zraka izločena količina mase, ki bi pojasnila povečanje mase, ki je bila opažena pri sežiganju materialov..
Lavoiser je menil, da je masa kovin med sežiganjem ostala nespremenjena in da zmanjšanje sežiganja v zaprtih kontejnerjih ni posledica upadanja flojista (koncepta v neuporabi), domnevnega bistva, povezanega s proizvodnjo toplote..
Lavoiser je opozoril, da je opaženo zmanjšanje povzročilo zmanjšanje koncentracije plinov v zaprtih posodah.
Kako se ta zakon uporablja v kemijski enačbi?
Zakon o ohranjanju mase je v stehiometriji transcendentalnega pomena in ga opredeljuje kot izračun količinskih razmerij med reaktanti in produkti, prisotnimi v kemijski reakciji..
Načela stehiometrije so leta 1792 zapisali Jeremías Benjamín Richter (1762-1807), ki jo je opredelil kot znanost, ki meri količinska razmerja ali masne odnose kemijskih elementov, ki so vključeni v reakcijo..
V kemijski reakciji obstaja sprememba snovi, ki se v njej vnašajo. Opaženo je, da se reaktanti ali reaktanti porabijo za proizvodnjo izdelkov.
Med kemično reakcijo se pojavijo razpoke vezi med atomi in nastanek novih vezi; Toda število atomov, vključenih v reakcijo, ostaja nespremenjeno. To je tisto, kar je znano kot zakon ohranjanja snovi.
Osnovna načela
Ta zakon vključuje dve temeljni načeli:
-Skupno število atomov vsake vrste je enako v reaktantih (pred reakcijo) in v proizvodih (po reakciji).
-Skupna vsota električnih nabojev pred in po reakciji ostane nespremenjena.
To je zato, ker število subatomskih delcev ostaja konstantno. Ti delci so nevtroni brez električnega naboja, protoni s pozitivnim nabojem (+) in elektroni z negativnim nabojem (-). Tako se električni naboj med reakcijo ne spremeni.
Kemijska enačba
Ob upoštevanju zgoraj navedenega je treba pri predstavljanju kemijske reakcije s pomočjo enačbe (kot na primer glavne podobe) spoštovati osnovna načela. Kemijska enačba uporablja simbole ali predstavitve različnih elementov ali atomov in kako so združeni v molekule pred ali po reakciji.
Naslednja enačba bo ponovno uporabljena kot primer:
A + B2 => AB2
Podpis je številka, ki je postavljena na desno stran elementov (B2 in AB2) v spodnjem delu, ki kaže število atomov elementa, prisotnega v molekuli. Te številke ni mogoče spremeniti brez proizvodnje nove molekule, ki je drugačna od prvotne.
Stehiometrični koeficient (1, v primeru A in ostale vrste) je število, ki se nahaja v levem delu atomov ali molekul, kar kaže na število tistih, ki so vključeni v reakcijo..
V kemijski enačbi je, če je reakcija nepovratna, postavljena ena puščica, ki kaže smer reakcije. Če je reakcija reverzibilna, sta v nasprotni smeri dve puščici. Na levi strani puščic so reagenti ali reaktanti (A in B)2), na desni pa so izdelki (AB2).
Swing
Uravnoteženje kemijske enačbe je postopek, ki omogoča izenačitev števila atomov kemijskih elementov, ki so prisotni v reaktantih, s tistimi iz produktov..
Z drugimi besedami, količina atomov vsakega elementa mora biti enaka na strani reaktantov (pred puščico) in na strani izdelka reakcije (za puščico).
Rečeno je, da se v primeru uravnoteženega odziva spoštuje zakon o množičnem delovanju.
Zato je bistvenega pomena uravnotežiti število atomov in električnih nabojev na obeh straneh puščice v kemijski enačbi. Prav tako mora biti vsota mas reaktantov enaka vsoti mas proizvodov.
V primeru zastopane enačbe je že uravnotežen (enako število A in B na obeh straneh puščice).
Poskusi, ki prikazujejo zakon
Sežiganje kovin
Lavoiser, ki je opazoval sežiganje kovin, kot sta svinec in kositer v zaprtih posodah z omejenim vnosom zraka, je opazil, da so kovine prekrite s kalcinatom; in tudi, da je bila teža kovine v določenem času ogrevanja enaka začetni.
Ko se pri sežiganju kovine opazi povečanje teže, je Lavoiser menil, da bi lahko opazili prekomerno telesno maso z določeno maso nečesa, ki se izloči iz zraka med sežiganjem. Zaradi tega je masa ostala nespremenjena.
Ta zaključek, ki ga je mogoče obravnavati s šibko znanstveno podlago, ni takšen, glede na znanje o obstoju kisika, ki ga je Lavoiser imel, ko je izrekel svoj zakon (1785)..
Sproščanje kisika
Kisik je odkril Carl Willhelm Scheele leta 1772. Kasneje ga je Joseph Priesley odkril samostojno in objavil rezultate svojih raziskav, tri leta preden je Scheele objavil svoje rezultate o tem istem plinu..
Priesley je ogrel živosrebrni monoksid in zbral plin, ki je povzročil povečanje sijaja plamena. Poleg tega so uvedba miši v posodo s plinom aktivnejša. Priesley je imenoval ta defogistirani plin.
Priesley je svoje pripombe sporočil Antoineu Lavoiserju (1775), ki je ponovil svoje poskuse, ki so pokazali, da je plin v zraku in v vodi. Lavoiser je plin prepoznal kot nov element in mu dal ime kisika.
Ko je Lavoisier uporabil kot argument za izražanje svojega zakona, da je presežna masa, opažena pri sežiganju kovin, nastala zaradi nečesa, kar je bilo izločeno iz zraka, je pomislil na kisik, element, ki je med sežiganjem povezan s kovinami..
Primeri (praktične vaje)
Razgradnja živosrebrnega monoksida
Če se segreje 232,6 živosrebrovega monoksida (HgO), se razgradi v živo srebro (Hg) in molekularni kisik (O).2). Na podlagi zakona ohranjanja mase in atomskih uteži: (Hg = 206,6 g / mol) in (O = 16 g / mol), navedite maso Hg in O2 ki se oblikuje.
HgO => Hg + O2
232,6 g 206,6 g 32 g
Izračuni so zelo neposredni, saj se razgradi natanko en mol HgO.
Sežiganje magnezijevega traku
Magnezijev trak z 1,2 g sežge v zaprti posodi, ki vsebuje 4 g kisika. Po reakciji ostane 3,2 g kisika, ki ni reagiral. Koliko magnezijevega oksida je nastalo?
Prva stvar, ki jo je treba izračunati, je masa kisika, ki je reagirala. To lahko enostavno izračunamo z odštevanjem:
Masa O2 ki reagira = začetna masa O2 - končna masa O2
(4 - 3.2) g O2
0,8 g O.2
Na podlagi zakona ohranjanja mase lahko izračunamo maso nastalega MgO.
Masa MgO = masa Mg + masa O
1,2 g + 0,8 g
2,0 g MgO
Kalcijev hidroksid
Masa 14 g kalcijevega oksida (CaO) je reagirala s 3,6 g vode (H2O), ki je bil povsem porabljen v reakciji, da se tvori 14,8 g kalcijevega hidroksida, Ca (OH)2:
Koliko kalcijevega oksida reagira, da nastane kalcijev hidroksid?
Koliko kalcijevega oksida je ostalo?
Reakcijo lahko shematiziramo z naslednjo enačbo:
CaO + H2O => Ca (OH)2
Enačba je uravnotežena. Zato je v skladu z zakonom o ohranjanju mase.
Masa CaO, vključena v reakcijo = masa Ca (OH)2 - Masa H2O
14,8 g - 3,6 g
11,2 g CaO
Zato se CaO, ki ni reagiral (tista, ki je ostala), izračuna z odštevanjem:
Preostala masa CaO = masa, prisotna v reakciji - masa, ki je posredovala v reakciji.
14 g CaO - 11,2 g CaO
2,8 g CaO
Bakrov oksid
Koliko bakrovega oksida (CuO) bo nastalo, ko bo 11 g bakra (Cu) popolnoma reagiralo s kisikom (O2)? Koliko kisika je potrebno v reakciji?
Prvi korak je uravnotežiti enačbo. Uravnotežena enačba je naslednja:
2Cu + O2 => 2CuO
Enačba je uravnotežena, zato je skladna z zakonom ohranjanja mase.
Atomska masa Cu je 63,5 g / mol, molekulska masa CuO je 79,5 g / mol.
Potrebno je določiti, koliko CuO nastane pri popolni oksidaciji 11 g Cu:
CuO masa = (11 g Cu) ∙ (1 mol Cu / 63,5 g Cu) ∙ (2 mol CuO / 2 mol Cu) ∙ (79,5 g CuO / mol CuO)
Oblikovana CuO masa = 13,77 g
Zato razlika med masami med CuO in Cu daje količino kisika, ki sodeluje v reakciji:
Masa kisika = 13,77 g - 11 g
1,77 g O2
Nastanek natrijevega klorida
Masa klora (Cl2) 2,47 g reagira z dovolj natrija (Na) in nastane 3,82 g natrijevega klorida (NaCl). Koliko reagira Na?
Uravnotežena enačba:
2Na + Cl2 => 2NaCl
V skladu z zakonodajo o ohranjanju mase:
Masa Na = masa NaCl - masa Cl2
3,82 g - 2,47 g
1,35 g Na
Reference
- Flores, J. Química (2002). Uvodnik Santillana.
- Wikipedija. (2018). Zakon o ohranjanju snovi. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
- Nacionalni politehnični inštitut. (s.f.). Zakon o ohranjanju mase. CGFIE. Vzpostavljeno iz: aev.cgfie.ipn.mx
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (18. januar 2019). Zakon o ohranjanju maše Vzpostavljeno iz: thoughtco.com
- Shrestha B. (18. november 2018). Zakon ohranjanja snovi. Kemija LibreTexts. Vzpostavljeno iz: chem.libretexts.org