Materiāla, pieteikumu, eksperimentu un piemēru saglabāšanas likums

The materiāla vai masas saglabāšanas likums ir tas, kas nosaka, ka jebkurā ķīmiskā reakcijā viela netiek radīta vai iznīcināta. Šis likums ir balstīts uz to, ka atomi ir nedalāmas daļiņas šāda veida reakcijās; kamēr kodolreakcijās atomi ir sadrumstaloti, tāpēc tos neuzskata par ķīmiskām reakcijām. 

Ja atomi netiek iznīcināti, tad, kad elements vai savienojums reaģē, atomu skaits ir jāsaglabā nemainīgs pirms un pēc reakcijas; kas nozīmē nemainīgu masas daudzumu starp iesaistītajiem reaģentiem un produktiem.

Tas vienmēr ir gadījumā, ja nav noplūdes, kas izraisa materiāla zudumu; bet, ja reaktors ir hermētiski noslēgts, tad atoms "nepazūd", tāpēc uzlādētajai masai jābūt vienādai ar masu pēc reakcijas..

Ja produkts ir ciets, no otras puses, tā masa būs vienāda ar iesaistīto reaģentu summu tā veidošanai. Tādā pašā veidā tas notiek arī ar šķidriem vai gāzveida produktiem, bet, mērot tās iegūtās masas, ir daudz vairāk pakļauti kļūdām.

Šis likums ir dzimis no pagājušo gadsimtu eksperimentiem, ko pastiprināja vairāku slavenu ķīmiķu, piemēram, Antoine Lavoisier, ieguldījums..

Apsveriet reakciju starp A un B₂ veidot AB₂ (augšējais attēls) Saskaņā ar materiāla saglabāšanas likumu AB masa₂ jābūt vienādam ar A un B masu summu₂, attiecīgi. Tad, ja 37 g A reaģē ar 13 g B₂, AB produktu₂ svars ir 50 g.

Tāpēc ķīmiskā vienādojumā reaģentu masa (A un B)₂) vienmēr jābūt vienādai ar produktu masu (AB₂).

Piemērs, kas ir ļoti līdzīgs iepriekš aprakstītajam, ir metālu oksīdu, piemēram, rūsas vai rūsas, veidošanās. Rūsas ir smagākas par dzelzi (lai gan tas nešķiet līdzīgs), jo metāls reaģē ar skābekļa masu, lai radītu oksīdu..

Indekss

• 1 Kāds ir materiāla vai masas saglabāšanas likums?
  • 1.1. Lavoisiera ieguldījums
• 2 Kā šis likums tiek piemērots ķīmiskajā vienādojumā?
  • 2.1. Pamatprincipi
  • 2.2 Ķīmiskais vienādojums
• 3 Eksperimenti, kas parāda likumu
  • 3.1 Metālu sadedzināšana
  • 3.2 Skābekļa izdalīšanās
• 4 Piemēri (praktiskie vingrinājumi)
  • 4.1 Dzīvsudraba monoksīda sadalīšanās
  • 4.2 Magnija lentes sadedzināšana
  • 4.3. Kalcija hidroksīds
  • 4.4 Vara oksīds
  • 4.5 Nātrija hlorīda veidošanās
• 5 Atsauces

Kāds ir materiāla vai masas saglabāšanas likums?

Šis likums nosaka, ka ķīmiskā reakcija, reaģentu masa ir vienāda ar produktu masu. Likums ir izteikts frāzē "lieta nav radīta, ne iznīcināta, viss ir pārveidots", kā to paziņoja Julius Von Mayer (1814-1878).

Likumu patstāvīgi izstrādāja Mihails Lamanozovs, 1745. gadā un Antoine Lavoisier 1785. gadā. Kaut arī Lamanosova pētījums par Masu saglabāšanas likumu bija pirms Lavoisiera, Eiropā tie nebija zināmi. krievu valodā.

1676. gadā Robert Boyle veiktie eksperimenti viņus norādīja, ka tad, kad materiāls tika sadedzināts atklātā traukā, materiāls palielināja tā svaru; iespējams, pats materiāls piedzīvojis transformāciju.

Lavoisera eksperimenti par materiālu sadedzināšanu konteineros ar ierobežotu gaisa uzņemšanu parādīja svara pieaugumu. Šis rezultāts atbilst Boyle ieguvumam.

Lavoisier ieguldījums

Tomēr Lavoisiera secinājums bija atšķirīgs. Viņš domāja, ka sadedzināšanas laikā no gaisa tiek izvadīts masas daudzums, kas izskaidro masas pieaugumu, kas novērots sadedzināšanai pakļautajos materiālos..

Lavoiser uzskatīja, ka metālu masa sadedzināšanas laikā palika nemainīga un ka sadedzināšanas samazināšanās slēgtās tvertnēs nav saistīta ar flojisto samazināšanos (neizmantota koncepcija), kas bija saistīts ar siltuma ražošanu..

Lavoiser atzīmēja, ka novēroto samazināšanos izraisīja drīzāk gāzu koncentrācijas samazināšanās slēgtos konteineros.

Kā šis likums attiecas uz ķīmisko vienādojumu?

Masas saglabāšanas likums stihiometrijā ir pārpasaulīgs, definējot pēdējo kā kvantitatīvo attiecību aprēķināšanu starp reaģentiem un ķīmiskās reakcijā esošajiem produktiem..

Stihiometrijas principus 1792. gadā noteica Jeremías Benjamín Richter (1762-1807), kurš to definēja kā zinātni, kas mēra reakcijā iesaistīto ķīmisko elementu kvantitatīvās proporcijas vai masas attiecības..

Ķīmiskajā reakcijā ir izmaiņas vielās, kas tajā iejaucas. Tiek novērots, ka reaģenti vai reaģenti tiek patērēti, lai iegūtu produktus.

Ķīmiskās reakcijas laikā notiek atomu sašaurināšanās, kā arī jaunu obligāciju veidošanās; bet reakcijā iesaistīto atomu skaits paliek nemainīgs. Tas ir tas, ko sauc par materiāla saglabāšanas likumu.

Pamatprincipi

Šis likums paredz divus pamatprincipus:

-Kopējais atomu skaits katram tipam ir vienāds reaģentos (pirms reakcijas) un produktos (pēc reakcijas)..

-Elektrisko lādiņu kopējā summa pirms un pēc reakcijas paliek nemainīga.

Tas ir tāpēc, ka subatomisko daļiņu skaits paliek nemainīgs. Šīs daļiņas ir neitroni bez elektrības lādiņa, protoni ar pozitīvu lādiņu (+) un elektroni ar negatīvu lādiņu (-). Tā reakcijas laikā elektriskā lādiņa nemainās.

Ķīmiskais vienādojums

Ņemot vērā iepriekš minēto, pamatprincipi ir jāievēro, reprezentējot ķīmisko reakciju, izmantojot vienādojumu (piemēram, galveno attēlu). Ķīmiskā vienādojumā tiek izmantoti dažādu elementu vai atomu simboli vai reprezentācijas un kā tie ir grupēti molekulās pirms vai pēc reakcijas.

Kā piemērs tiks izmantots šāds vienādojums:

A + B₂    => AB₂

Apakšindekss ir numurs, kas atrodas elementu labajā pusē (B₂ un AB₂) apakšējā daļā, norādot molekulā esošā elementa atomu skaitu. Šo numuru nevar mainīt bez jaunas molekulas ražošanas, kas atšķiras no oriģināla.

Stehiometriskais koeficients (1, A un pārējās sugas gadījumā) ir skaitlis, kas novietots atomu vai molekulu kreisajā daļā, kas norāda uz to, cik daudz ir iesaistīts reakcijā..

Ķīmiskajā vienādojumā, ja reakcija ir neatgriezeniska, novieto vienu bultiņu, norādot reakcijas virzienu. Ja reakcija ir atgriezeniska, pretējā virzienā ir divas bultiņas. Bultiņu kreisajā pusē ir reaģenti vai reaģenti (A un B)₂), bet labajā pusē - produkti (AB₂).

Šūpoles

Ķīmiskā vienādojuma līdzsvarošana ir procedūra, kas ļauj izlīdzināt reaģentos esošo ķīmisko elementu atomu skaitu ar produktu atomu skaitu..

Citiem vārdiem sakot, katra elementa atomu daudzumam jābūt vienādam reaģentu pusē (pirms bultiņas) un reakcijas produkta pusē (pēc bultiņas)..

Ir teikts, ka tad, kad reakcija ir līdzsvarota, tiek ievērots Masu rīcības likums.

Tāpēc ir svarīgi līdzsvarot atomu skaitu un elektrisko uzlādi abās bultas pusēs ķīmiskā vienādojumā. Arī reaģentu masu summai jābūt vienādai ar produktu masu summu.

Pārstāvētā vienādojuma gadījumā tas jau ir līdzsvarots (vienāds skaits A un B abās bultiņas pusēs).

Eksperimenti, kas parāda likumu

Metālu sadedzināšana

Lavoiser, novērojot metālu, piemēram, svina un alvas, sadedzināšanu slēgtās tvertnēs ar ierobežotu gaisa ieplūdi, pamanīja, ka metāli tika pārklāti ar kalcinēšanu; un arī, ka metāla svars noteiktā apkures laikā bija vienāds ar sākotnējo.

Tā kā, sadedzinot metālu, tiek novērots svara pieaugums, Lavoiser uzskatīja, ka novērotais liekais svars skaidrojams ar noteiktu masu, ko sadedzināšanas laikā iegūst no gaisa. Šī iemesla dēļ masa nemainījās.

Šis secinājums, ko varētu uzskatīt par vāju zinātnisku pamatojumu, nav tāds, ņemot vērā Lavoisera zināšanas par skābekļa esamību, kad viņš paziņoja par savu likumu (1785).

Skābekļa izdalīšanās

Skābekli atklāja Carl Willhelm Scheele 1772. gadā. Pēc tam Džozefs Prieslijs to atklāja patstāvīgi un publicēja savu pētījumu rezultātus trīs gadus pirms Scheele publicēja savus rezultātus par šo pašu gāzi..

Priesley uzsildīja dzīvsudraba monoksīdu un savāca gāzi, kas radīja liesmas mirdzumu. Turklāt peles ievietošana konteinerā ar gāzi padarīja tās aktīvākas. Priesley sauca par šo defogistēto gāzi.

Priesley paziņoja savus novērojumus Antoine Lavoiser (1775), kurš atkārtoja savus eksperimentus, kas liecina, ka gāze bija gaisā un ūdenī. Lavoiser atzina gāzi par jaunu elementu, piešķirot tai skābekļa nosaukumu.

Kad Lavoisier kā argumentu izmantoja savu likumu, ka metālu sadedzināšanā novērotā pārmērīgā masa bija saistīta ar kaut ko, kas tika iegūts no gaisa, viņš domāja par skābekli - elementu, kas sadedzināts ar metāliem..

Piemēri (praktiskie vingrinājumi)

Dzīvsudraba monoksīda sadalīšanās

Ja silda 232,6 dzīvsudraba monoksīda (HgO), tā sadalās dzīvsudrabā (Hg) un molekulārajā skābeklī (O₂). Pamatojoties uz masas un atomu masas saglabāšanas likumu: (Hg = 206,6 g / mol) un (O = 16 g / mol), norāda Hg un O masu.₂ tas ir izveidots.

HgO => Hg + O₂

232,6 g 206,6 g 32 g

Aprēķini ir ļoti tieši, jo tiek sadalīta tieši viena mola HgO.

Magnija lentes sadedzināšana

1,2 g magnētiskā lente tika sadedzināta slēgtā traukā, kas satur 4 g skābekļa. Pēc reakcijas saglabājās 3,2 g nereaģēta skābekļa. Cik daudz tika izveidots magnija oksīds?

Pirmā lieta, kas jāaprēķina, ir skābekļa masa, kas reaģēja. To var viegli aprēķināt, izmantojot atņemšanu:

O masa₂ kas reaģēja = O sākotnējā masa₂ - galīgā O masa₂

(4 - 3,2) g₂

0,8 g O₂

Pamatojoties uz masas saglabāšanas likumu, var aprēķināt radušās MgO masu.

MgO masa = Mg + O masa

1,2 g + 0,8 g

2,0 g MgO

Kalcija hidroksīds

14 g kalcija oksīda (CaO) masa reaģē ar 3,6 g ūdens (H. \ T₂O), kas tika pilnībā patērēts reakcijā, veidojot 14,8 g kalcija hidroksīda, Ca (OH)₂:

Cik daudz kalcija oksīda reaģēja, veidojot kalcija hidroksīdu?

Cik daudz palika kalcija oksīda?

Reakciju var shematizēt ar šādu vienādojumu:

CaO + H₂O => Ca (OH)₂

Vienādojums ir līdzsvarots. Tāpēc atbilst likumam par masas saglabāšanu.

Reakcijā iesaistītās CaO masa = Ca (OH) masa₂ - H masa₂O

14,8 g - 3,6 g

11,2 g CaO

Tāpēc CaO, kas nereaģēja (tas, kas palicis pāri), tiek aprēķināts, atņemot:

Atlikušā CaO masa = masa, kas atrodas reakcijā - masa, kas iejaucās reakcijā.

14 g CaO - 11,2 g CaO

2,8 g CaO

Vara oksīds

Cik daudz vara oksīda (CuO) tiks veidots, kad 11 g vara (Cu) pilnībā reaģē ar skābekli (O₂)? Cik daudz skābekļa ir nepieciešams reakcijā?

Pirmais solis ir līdzsvarot vienādojumu. Saskaņots vienādojums ir šāds:

2Cu + O₂ => 2CuO

Vienādojums ir sabalansēts, tāpēc tas atbilst masu saglabāšanas likumam.

Cu atomu svars ir 63,5 g / mol, un CuO molekulmasa ir 79,5 g / mol.

Ir nepieciešams noteikt, cik daudz CuO veidojas no 11 g Cu pilnīgas oksidēšanās:

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

Formāta CuO masa = 13,77 g

Tāpēc starpība starp CuO un Cu dod reakcijā iesaistītā skābekļa daudzumu:

Skābekļa masa = 13,77 g - 11 g

1,77 g O₂

Nātrija hlorīda veidošanās

Hlora masa (Cl₂) 2,47 g reaģēja ar pietiekamu nātriju (Na) un veidojās 3,82 g nātrija hlorīda (NaCl). Cik daudz Na reaģēja?

Līdzsvarots vienādojums:

2Na + Cl₂ => 2NCl

Saskaņā ar masas saglabāšanas likumu:

Na = masa NaCl - masa Cl₂

3,82 g - 2,47 g

1,35 g Na

Atsauces

1. Flores, J. Química (2002). Redakcija Santillana.
2. Vikipēdija. (2018). Materiāla saglabāšanas likums. Saturs iegūts no: en.wikipedia.org
3. Nacionālais politehniskais institūts. (s.f.). Masas saglabāšanas likums. CGFIE. Saturs iegūts no: aev.cgfie.ipn.mx
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. gada 18. janvāris). Masu saglabāšanas likums
5. Šrestha B. (2018. gada 18. novembris). Materiāla saglabāšanas likums. Ķīmija LibreTexts. Saturs iegūts no: chem.libretexts.org