Wet op het behoud van materie

Wat is de wet van behoud van materie?

De Wet op het behoud van materie of massa Het is er een die vaststelt dat in elke chemische reactie materie niet wordt gecreëerd of vernietigd. Deze wet is gebaseerd op het feit dat atomen ondeelbare deeltjes zijn in dit soort reacties; Terwijl in nucleaire reacties de atomen gefragmenteerd zijn, daarom worden ze niet beschouwd als chemische reacties. 

Als de atomen niet worden vernietigd, moet het aantal atomen voor en na de reactie wanneer een element of verbinding reageert, constant zijn; die zich vertaalt in een constante hoeveelheid massa tussen de betrokken reagentia en producten.

Chemische reactie tussen A en B2. Bron: Gabriel Bolívar

Dit is altijd zo als er geen lek is dat materiële verliezen veroorzaakt; Maar als de reactor strak gesloten is, "verdwijnt" deze geen atoom en moet de geladen massa na de reactie gelijk zijn aan de massa.

Als het product vast is, zal de massa daarentegen gelijk zijn aan de som van de betrokken reagentia voor hun formatie. Evenzo komt het voor bij vloeibare of gasvormige producten, maar het is eerder geneigd om fouten te maken bij het meten van hun resulterende massa.

Deze wet werd geboren uit experimenten van de afgelopen eeuwen, en versterkte zich tot de bijdragen van verschillende beroemde chemicaliën, zoals Antoine Lavoisier.

Overweeg de reactie tussen A en B₂ Om AB te vormen₂ (bovenste afbeelding). Volgens de wet van behoud van materie, de massa van AB₂ Het moet gelijk zijn aan de som van de massa van a en b₂, respectievelijk. Dus als 37 g van een reageert met 13 g B₂, Het AB -product₂ Je moet 50 g wegen.

Daarom, in een chemische vergelijking, de massa van de reagentia (a en b₂) moet altijd gelijk zijn aan de massa van de producten (AB₂)).

Een voorbeeld dat erg lijkt op de nieuw beschreven is dat van de vorming van metaaloxiden, zoals urine of roest. De roest is zwaarder dan ijzer (zelfs als het lijkt), omdat het metaal reageerde met een zuurstofmassa om oxide te genereren.

Hoe wordt deze wet toegepast in een chemische vergelijking?

De massa -behoudswet is van transcendentaal belang in stoichiometrie, waarbij de laatste wordt gedefinieerd als de berekening van kwantitatieve relaties tussen de reagentia en de producten die aanwezig zijn in een chemische reactie.

De principes van stoichiometrie werden in 1792 vermeld door Jeremiah Benjamín Richter (1762-1807), die het definieerde als de wetenschap die de kwantitatieve proporties of massa-relaties van de chemische elementen meet van de chemische elementen die betrokken zijn bij een reactie.

In een chemische reactie is er een wijziging van de stoffen die erbij betrokken zijn. Opgemerkt wordt dat reagentia of reactanten worden geconsumeerd om producten te veroorzaken.

Kan u van dienst zijn: ijzersmetalen

Tijdens de chemische reactie zijn er bindingen tussen atomen, evenals de vorming van nieuwe banden; Maar het aantal atomen dat bij de reactie betrokken is, blijft ongewijzigd. Dit is wat bekend staat als de wet van behoud van materie.

Basisprincipes

Deze wet impliceert twee basisprincipes:

-Het totale aantal atomen van elk type is hetzelfde in de reagentia (vóór de reactie) en in de producten (na de reactie).

-De totale som van de elektrische ladingen voor en na de reactie blijft constant.

Dit komt omdat het aantal subatomaire deeltjes constant blijft. Deze deeltjes zijn neutronen zonder elektrische lading, positieve belastingprotonen (+) en negatieve (-) elektronen (-). Dus de elektrische lading verandert niet tijdens een reactie.

Reactievergelijking

Het bovenstaande gezegd hebben, bij het weergeven van een chemische reactie door een vergelijking (zoals het hoofdafbeelding), moeten de basisprincipes worden gerespecteerd. De chemische vergelijking maakt gebruik van symbolen of representaties van de verschillende elementen of atomen, en hoe ze zijn gegroepeerd in moleculen vóór of na de reactie.

De volgende vergelijking zal als voorbeeld opnieuw worden gebruikt:

A+B₂    => AB₂

Het subscript is een nummer dat op het rechtse deel van de elementen wordt geplaatst (B₂ en AB₂) onderaan, wat het aantal atomen van een element in een molecuul aangeeft. Dit nummer kan niet worden gewijzigd zonder de productie van een nieuw molecuul, anders dan het origineel.

De stoichiometrische coëfficiënt (1, in het geval van A en de rest van de soort) is een getal dat links van atomen of moleculen wordt geplaatst, indicatief voor hun aantal dat betrokken is bij een reactie.

In een chemische vergelijking, als de reactie onomkeerbaar is, wordt een enkele pijl geplaatst, wat de betekenis van de reactie aangeeft. Als de reactie omkeerbaar is, zijn er twee pijlen in de tegenovergestelde richting. Links van de pijlen zijn de reagentia of reactanten (a en b₂), terwijl aan de rechterkant de producten zijn (AB₂)).

Slingeren

Balans Een chemische vergelijking is een procedure die het aantal atomen van de chemische elementen in de reagentia mogelijk maakt met die van de producten.

Met andere woorden, het aantal atomen van elk element moet hetzelfde zijn aan de zijkant van de reagentia (vóór de pijl) en aan de kant van de reactieproducten (na de pijl).

Er wordt gezegd dat wanneer een reactie in evenwicht is, de massa massa -actie wordt gerespecteerd.

Daarom is het essentieel om het aantal atomen en elektrische ladingen aan beide zijden van de pijl in een chemische vergelijking in evenwicht te brengen. Evenzo moet de som van de massa van de reagentia gelijk zijn aan de som van de massa van de producten.

Kan u van dienst zijn: wet van ideale gassen: formule en eenheden, toepassingen, voorbeelden

In het geval van de vertegenwoordigde vergelijking is deze al in evenwicht (hetzelfde aantal a en b aan beide zijden van de pijl).

Experimenten die de wet aantonen

Metaalverbranding

Lavoiser, waarbij de verbranding van metalen zoals lood en tin in gesloten containers met beperkt luchtinkomsten wordt waargenomen, gerepareerd dat metalen werden bedekt met een calcineerde; En bovendien was dat het gewicht van het metaal op een bepaald moment van verwarming gelijk was aan de initiële.

Als metaal verbrandde een gewichtstoename, dacht Lavoiser dat het waargenomen overtollige gewicht kon worden verklaard door een bepaalde massa van iets dat tijdens verbranding uit de lucht wordt geëxtraheerd. Om deze reden bleef het deeg constant.

Deze conclusie, die met een kleine vaste wetenschappelijke basis kan worden overwogen, is niet zo, gezien de wetenschap die Lavoiser had over het bestaan ​​van zuurstof op het moment dat hij zijn wet uitdeed (1785).

Zuurstofafgifte

Zuurstof werd ontdekt door Carl Willhelm Scheele in 1772. Vervolgens ontdekte Joseph Priesley het onafhankelijk en publiceerde hij de resultaten van zijn onderzoek, drie jaar voordat Scheele zijn resultaten over hetzelfde gas publiceerde.

Priesley verwarmde kwikmonoxide en pakte een gas dat een toename van vlam schittering opleverde. Door de muizen in een container te introduceren met het gas werden ze bovendien actiever. Priesley noemde dit defloered gas.

Priesley communiceerde zijn observaties aan Antoine Lavoiser (1775), die zijn experimenten herhaalde die aantoonden dat het gas in de lucht en in het water was. Lavoiser herkende gas als een nieuw element, waardoor het de naam van zuurstof kreeg.

Toen Lavoisier gebruikte als een argument om zijn wet te vermelden, dat de overtollige massa waargenomen in de verbranding van metalen te wijten was aan iets dat uit de lucht werd geëxtraheerd, dacht hij aan zuurstof, een element dat wordt gecombineerd met metalen tijdens verbranding.

Voorbeelden (praktische oefeningen)

Mercuriusmonoxide -ontleding

Als 232.6 van kwikmonoxide (HGO) wordt verwarmd, ontleedt het in kwik (Hg) en moleculaire zuurstof (of₂)). Gebaseerd op de wet van behoud van massa- en atoomgewichten: (Hg = 206,6 g/mol) en (o = 16 g/mol), geven de massa van Hg en O aan₂ dat wordt gevormd.

Hgo => hg +o₂

232.6 g 206.6 g 32 g

De berekeningen zijn zeer direct, omdat precies één mol HGO ontleedt.

Verbranding van een magnesiumtape

Brandende magnesium tape. Bron: Capt. John Yossarian [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0) of gfdl (http: // www.GNU.Org/copyleft/fdl.html)], van Wikimedia Commons

Een magnesiumband van 1,2 g werd verbrand in een gesloten container met 4 g zuurstof. Na de reactie was er 3,2 g zuurstof zonder te reageren. Hoeveel magnesiumoxide is gevormd?

Het kan u van dienst zijn: wijzigingen van de staat: typen en hun kenmerken (met voorbeelden)

Het eerste dat moet worden berekend, is de zuurstofmassa die reageerde. Dit kan gemakkelijk worden berekend, door aftrekking:

Mass van O₂ die reageerden = initiële massa van of₂ - Eindmassa van O₂

(4 - 3,2) G of₂

0,8 g O₂

Op basis van de wet van massabeservatie kunt u de massa van de gevormde mgo berekenen.

MGO -massa = mg massa + massa van o

1,2 g+0,8 g

2.0 g mgo

Calcium hydroxide

Een massa van 14 g calciumoxide (CaO) reageerde met 3,6 g water (h₂O), die volledig werd geconsumeerd in de reactie op vorm 14,8 g calciumhydroxide, CA (OH)₂:

Welke hoeveelheid calciumoxide reageerde om calciumhydroxide te vormen?

Welke hoeveelheid calciumoxide was voorbij?

De reactie kan worden gepresteerd door de volgende vergelijking:

Cao + H₂O => ca (oh)₂

De vergelijking is in balans. Voldoet daarom aan de massa -behoudswet.

Cao -massa betrokken bij de reactie = massa van ca (oh)₂ - massa van h₂OF

14,8 g - 3,6 g

11.2 G Cao

Daarom wordt de CAO die niet reageerde (die overgebleven) berekend door een aftrekking te maken:

Superant CaO -massa = massa aanwezig in de reactie - massa die tussenbeide kwam in de reactie.

14 g Cao - 11,2 g Cao

2,8 g Cao

Koperoxide

Hoeveel koperoxide (CUO) zal worden gevormd wanneer 11 g koper (Cu) met zuurstof (of₂))? Hoeveel zuurstof nodig is in de reactie?

De eerste stap is om de vergelijking in evenwicht te brengen. De evenwichtige vergelijking is als volgt:

2Cu + O₂ => 2cuo

De vergelijking is evenwichtig, dus het voldoet aan de wet van massabehoud.

Het atoomgewicht van Cu is 63,5 g/mol en het co -molecuulgewicht is 79,5 g/mol.

U moet bepalen hoeveel COO wordt gevormd uit de volledige oxidatie van de 11 g Cu:

Cuo massa = (11 g cu) ∙ (1mol cu/63,5 g cu) ∙ (2 mol cuo/2mol cu) ∙ (79,5 g cuo/mol cuo)

Cuo -massa geformuleerd = 13,77 g

Daarom geeft het verschil in de massa tussen de CUO en de CU de hoeveelheid zuurstof die bij de reactie betrokken is:

Zuurstofmassa = 13,77 g - 11 g

1.77 g o₂

Natriumchloride -vorming

Een massa chloor (Cl₂) van 2,47 g werd gereageerd met voldoende natrium (NA) en 3,82 g natriumchloride (NaCl) werden gevormd. Hoeveel NA reageerde?

Evenwichtige vergelijking:

2na + Cl₂ => 2nacl

Volgens de massa -behoudswet:

NA = NaCl -massa - Cl Mass₂

3,82 g - 2,47 g

1.35 g NA

Referenties

1. Nationaal Polytechnic Institute. (S.F.)). Wet van behoud van massa. Cgfie. Hersteld van: aev.Cgfie.IPN.mx
2. Wet van behoud van massa. Hersteld van: Thoughtco.com