- Koks yra materijos ar masės išsaugojimo dėsnis?
- Lavoisier indėlis
- Kaip šis dėsnis taikomas cheminėje lygtyje?
- Pagrindiniai principai
- Cheminė lygtis
- Sūpynės
- Eksperimentai, įrodantys įstatymą
- Metalo deginimas
- Deguonies išsiskyrimas
- Pavyzdžiai (praktiniai pratimai)
- Gyvsidabrio monoksido skilimas
- Magnio juostos deginimas
- Kalcio hidroksidas
- Vario oksidas
- Natrio chlorido susidarymas
- Nuorodos
Medžiagos ar masės išsaugojimo įstatymas nustato, kad bet kokioje cheminėje reakcijoje materija nėra nei sukuriama, nei naikinama. Šis dėsnis grindžiamas tuo, kad atomai yra nedalomos dalelės tokio tipo reakcijose; tuo tarpu branduolinėse reakcijose atomai yra suskaidyti, todėl jie nelaikomi cheminėmis reakcijomis.
Jei atomai nėra sunaikinami, tada, kai elementas ar junginys reaguoja, atomų skaičius prieš ir po reakcijos turi būti pastovus; o tai virsta pastoviu masės kiekiu tarp dalyvaujančių reagentų ir produktų.
Cheminė reakcija tarp A ir B2. Šaltinis: Gabrielis Bolívaras
Taip yra visada tuo atveju, jei nėra nuotėkio, dėl kurio patiriama materialinių nuostolių; bet jei reaktorius yra hermetiškai uždarytas, joks atomas „neišnyksta“, todėl įkrauta masė turi būti lygi masei po reakcijos.
Kita vertus, jei produktas yra kietas, jo masė bus lygi reagentų, dalyvaujančių jo susidarymui, sumai. Tas pats nutinka ir su skystais ar dujiniais produktais, tačiau labiau linkę daryti klaidas matuojant jų gaunamas mases.
Šis įstatymas gimė iš praėjusių amžių eksperimentų, kuriuos sustiprino įvairių garsių chemikų, tokių kaip Antoine'as Lavoisier'as, indėlis.
Apsvarstykite reakciją tarp A ir B 2, kad susidarytumėte AB 2 (viršutinis vaizdas). Pagal materijos išsaugojimo įstatymą, AB 2 masė turi būti lygi atitinkamai A ir B 2 masių sumai . Taigi, jei 37 g A reaguoja su 13 g B 2 , produktas AB 2 turi sverti 50 g.
Todėl cheminėje lygtyje reaktantų (A ir B 2 ) masė visada turi būti lygi produktų (AB 2 ) masei .
Labai panašus į ką tik aprašytą pavyzdį yra metalinių oksidų, tokių kaip rūdis ar rūdis, susidarymas. Rūdys yra sunkesnės už geležį (nors gali atrodyti ne taip), nes metalas reagavo su deguonies mase, kad susidarytų oksidas.
Koks yra materijos ar masės išsaugojimo dėsnis?
Šis įstatymas teigia, kad cheminės reakcijos metu reagentų masė yra lygi gaminių masei. Įstatymas išreiškiamas fraze „materija nėra nei kuriama, nei naikinama, viskas yra transformuojama“, kaip ją apramino Julius Von Mayeris (1814–1878).
Įstatymą savarankiškai sukūrė Michailas Lamanosovas (1745 m.) Ir Antoine'as Lavoisier'is (1785 m.). Nors Lamanosov'o mokslinių darbų apie Mišių išsaugojimo įstatymą buvo prieš Lavoisier'į, jie Europoje nebuvo žinomi. už tai, kad parašyta rusų kalba.
1676 m. Roberto Boyle'o atlikti eksperimentai paskatino juos pabrėžti, kad kai medžiaga buvo sudeginama atvirame inde, jos svoris padidėjo; galbūt dėl transformacijos, kurią patiria pati medžiaga.
Lavoiserio eksperimentai sudeginant medžiagas konteineriuose su ribotu oro įleidimu parodė svorio padidėjimą. Šis rezultatas atitiko Boyle'o gautą rezultatą.
Lavoisier indėlis
Tačiau Lavoisier išvada buvo kitokia. Jis manė, kad deginimo metu iš oro buvo išgaunama tam tikra masės dalis, ir tai paaiškins masės padidėjimą, stebėtą deginamose medžiagose.
Lavoiser manė, kad deginant metalų masė išliko pastovi, o deginimo uždarose talpyklose sumažėjimą sukėlė ne tai, kad sumažėjo laisva (nebenaudojama sąvoka) tariama esmė, susijusi su šilumos gamyba.
Lavoiser atkreipė dėmesį, kad pastebėtą sumažėjimą lėmė sumažėjusi dujų koncentracija uždarose talpyklose.
Kaip šis dėsnis taikomas cheminėje lygtyje?
Masės išsaugojimo dėsnis turi transcendentinę reikšmę stechiometrijoje, o pastaroji apibrėžiama kaip kiekybinių ryšių tarp reagentų ir produktų, esančių cheminėje reakcijoje, apskaičiavimas.
Stechiometrijos principus 1792 m. Paskelbė Jeremías Benjamin Richter (1762–1807), kuris apibrėžė tai kaip mokslą, matuojantį cheminių elementų, dalyvaujančių reakcijoje, kiekybines proporcijas ar masinius ryšius.
Vykstant cheminei reakcijai, keičiasi joje dalyvaujančios medžiagos. Pastebėta, kad reagentai arba reagentai sunaudojami produktams gauti.
Cheminės reakcijos metu įvyksta ryšių pertraukos tarp atomų, taip pat susidaro naujos jungtys; tačiau reakcijoje dalyvaujančių atomų skaičius išlieka nepakitęs. Tai vadinama materijos išsaugojimo įstatymu.
Pagrindiniai principai
Šis įstatymas suponuoja du pagrindinius principus:
- Bendras kiekvieno tipo atomų skaičius reagentuose (prieš reakciją) ir produktuose (po reakcijos) yra vienodas.
- Bendra elektros krūvių suma prieš ir po reakcijos išlieka pastovi.
Taip yra todėl, kad subatominių dalelių skaičius išlieka pastovus. Šios dalelės yra neutronai be elektros krūvio, teigiamai įkrauti protonai (+) ir neigiamai įkrauti elektronai (-). Taigi reakcijos metu elektros krūvis nesikeičia.
Cheminė lygtis
Remiantis tuo, kas išdėstyta, pateikiant cheminę reakciją naudojant lygtį (kaip ir pagrindiniame paveikslėlyje), reikia laikytis pagrindinių principų. Cheminėje lygtyje naudojami skirtingų elementų ar atomų simboliai arba atvaizdai ir tai, kaip jie yra sugrupuojami į molekules prieš arba po reakcijos.
Ši lygtis vėl bus naudojama kaip pavyzdys:
A + B 2 => AB 2
Indeksas yra skaičius, esantis dešinėje elementų pusėje (B 2 ir AB 2 ) apačioje, nurodantis molekulėje esančio elemento atomų skaičių. Šis skaičius negali būti pakeistas neišgavus naujos, nuo pradinės, molekulės.
Stechiometrinis koeficientas (1, A ir likusių rūšių atveju) yra skaičius, esantis kairėje atomų ar molekulių dalyje, rodantis jų, kurie dalyvauja reakcijoje, skaičių.
Cheminėje lygtyje, jei reakcija yra negrįžtama, dedama viena rodyklė, nurodanti reakcijos kryptį. Jei reakcija yra grįžtama, yra dvi priešingos krypties rodyklės. Rodyklių kairėje yra reagentai arba reagentai (A ir B 2 ), o dešinėje - produktai (AB 2 ).
Sūpynės
Cheminės lygties subalansavimas yra procedūra, leidžianti prilyginti reagentuose esančių cheminių elementų atomų skaičių produktams.
Kitaip tariant, kiekvieno elemento atomų skaičius reagentų pusėje (prieš rodyklę) ir reakcijos produktų pusėje (po rodykle) turi būti lygus.
Sakoma, kad, kai reakcija subalansuota, laikomasi Masinių veiksmų įstatymo.
Todėl cheminėje lygtyje būtina subalansuoti atomų skaičių ir elektros krūvius abiejose rodyklės pusėse. Taip pat reagentų masių suma turi būti lygi produktų masių sumai.
Pateiktos lygties atveju ji jau yra subalansuota (vienodas A ir B skaičius abiejose rodyklės pusėse).
Eksperimentai, įrodantys įstatymą
Metalo deginimas
Lavoiser, stebėdamas metalų, tokių kaip švinas ir alavas, deginimą uždarose talpyklose su ribotu oro kiekiu, pastebėjo, kad metalai buvo padengti kalcinacija; be to, kad metalo svoris tam tikru kaitinimo metu buvo lygus pradiniam.
Deginant metalą pastebimas svorio padidėjimas, Lavoiser manė, kad pastebėtą perteklinį svorį galima paaiškinti tam tikra kažkieno mase, kuri pašalinama iš oro deginimo metu. Dėl šios priežasties masė nekito.
Ši išvada, kurią galima laikyti nepagrįstu moksliniu pagrindu, nėra tokia, atsižvelgiant į žinias, kurias Lavoiseris turėjo apie deguonies egzistavimą tuo metu, kai paskelbė savo įstatymą (1785).
Deguonies išsiskyrimas
Deguonį 1772 m. Atrado Carlas Willhelmas Scheele. Vėliau, Joseph Priesley atrado jį savarankiškai ir paskelbė savo tyrimų rezultatus, likus trejiems metams, kol Scheele paskelbė rezultatus apie tas pačias dujas.
Priesley kaitino gyvsidabrio monoksidą ir surinko dujas, kurios padidino liepsnos ryškumą. Be to, kai pelės buvo dedamos į indą su dujomis, jos suaktyvėjo. Priesley šias dujas pavadino defosistezuotomis.
Priesley pranešė apie savo pastebėjimus Antoine'ui Lavoiseriui (1775 m.), Kuris pakartojo savo eksperimentus, parodydamas, kad dujos randamos ore ir vandenyje. „Lavoiser“ pripažino dujas nauju elementu, pavadindamas jas deguonimi.
Kai Lavoisier pasinaudojo kaip argumentas skelbti savo įstatymą, kad deginant metalus per didelė masė atsirado dėl to, kas buvo išgaunama iš oro, jis galvojo apie deguonį - elementą, kuris deginimo metu dera su metalais.
Pavyzdžiai (praktiniai pratimai)
Gyvsidabrio monoksido skilimas
Kai kaitinamas 232,6 gyvsidabrio monoksido (HgO), jis suskyla į gyvsidabrį (Hg) ir molekulinį deguonį (O 2 ). Remdamiesi masės ir atominių svorių išsaugojimo įstatymu: (Hg = 206,6 g / mol) ir (O = 16 g / mol) nurodykite susidariusią Hg ir O 2 masę .
HgO => Hg + O 2
232,6 g 206,6 g 32 g
Skaičiavimai yra labai paprasti, nes tiksliai suskaidomas vienas molinis HgO.
Magnio juostos deginimas
Magnio juostelės deginimas. Šaltinis: kapitonas. Johnas Yossarianas iš „Wikimedia Commons“
1,2 g magnio juostelė buvo sudeginama uždarame inde, kuriame yra 4 g deguonies. Po reakcijos liko 3,2 g nesureagavusio deguonies. Kiek susidarė magnio oksido?
Pirmas dalykas, kurį reikia apskaičiuoti, yra deguonies masė, kuri sureagavo. Tai galima lengvai apskaičiuoti naudojant atimtį:
Sureagavusio O 2 masė = pradinė O 2 masė - galutinė O 2 masė
(4 - 3,2) g O 2
0,8 g O 2
Remiantis masės išsaugojimo įstatymu, galima apskaičiuoti susidariusią MgO masę.
MgO masė = Mg masė + O masė
1,2 g + 0,8 g
2,0 g MgO
Kalcio hidroksidas
14 g kalcio oksido (CaO) masė sureagavo su 3,6 g vandens (H 2 O), kuris reakcijos metu buvo sunaudotas visiškai, kad susidarytų 14,8 g kalcio hidroksido, Ca (OH) 2 :
Kiek kalcio oksido sureagavo, kad susidarytų kalcio hidroksidas?
Kiek liko kalcio oksido?
Reakciją galima apibūdinti pagal šią lygtį:
CaO + H 2 O => Ca (OH) 2
Lygtis subalansuota. Todėl jis atitinka masės išsaugojimo įstatymą.
Reakcijoje dalyvaujančio CaO masė = Ca (OH) 2 masė - H 2 O masė
14,8 g - 3,6 g
11,2 g CaO
Todėl CaO, kuris nereagavo (perteklius), apskaičiuojamas atimant:
CaO pertekliaus masė = reakcijoje esanti masė - masė, kuri dalyvavo reakcijoje.
14 g CaO - 11,2 g CaO
2,8 g CaO
Vario oksidas
Kiek vario oksido (CuO) susidarys, kai 11 g vario (Cu) visiškai sureaguos su deguonimi (O 2 )? Kiek deguonies reikia reakcijai?
Pirmasis žingsnis yra subalansuoti lygtį. Subalansuota lygtis yra tokia:
2Cu + O 2 => 2CuO
Lygtis yra subalansuota, todėl ji atitinka masės išsaugojimo įstatymą.
Cu atominis svoris yra 63,5 g / mol, o CuO molekulinė masė yra 79,5 g / mol.
Būtina nustatyti, kiek CuO susidaro po visiško 11 g Cu oksidacijos:
CuO masė = (11 g Cu) ∙ (1 mol Cu / 63,5 g Cu) ∙ (2 mol CuO / 2 mol Cu) ∙ (79,5 g CuO / mol CuO)
Susidariusios CuO masė = 13,77 g
Todėl masių skirtumas tarp CuO ir Cu suteikia reakcijoje dalyvaujančio deguonies kiekį:
Deguonies masė = 13,77 g - 11 g
1,77 g O 2
Natrio chlorido susidarymas
A chloro masė (Cl 2 ) iš 2.47 g buvo reaguoja su pakankamai natrio (Na) ir 3.82 g natrio chlorido (NaCl) buvo suformuota. Kiek Na reagavo?
Subalansuota lygtis:
2NA + Cl 2 => 2NaCl
Pagal masės išsaugojimo įstatymą:
Na masė = NaCl masė - Cl 2 masė
3,82 g - 2,47 g
1,35 g Na
Nuorodos
- Flores, J. Química (2002). Redakcija Santillana.
- Vikipedija. (2018 m.). Medžiagos apsaugos įstatymas. Atkurta iš: es.wikipedia.org
- Nacionalinis politechnikos institutas. (sf). Mišių išsaugojimo įstatymas. CGFIE. Atkurta iš: aev.cgfie.ipn.mx
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 m. Sausio 18 d.). Mišių apsaugos įstatymas. Atkurta iš: thinkco.com
- Shrestha B. (2018 m. Lapkričio 18 d.). Medžiagos išsaugojimo dėsnis. Chemija „LibreTexts“. Atkurta iš: chem.libretexts.org