Aine, rakenduste, katsete ja näidete säilitamise seadus



The materjali või massi säilitamise seadus see, mis ütleb, et igas keemilises reaktsioonis ei looda ega hävitata ainet. See seadus põhineb asjaolul, et aatomid on sellistes reaktsioonides jagamatud osakesed; samas kui tuumareaktsioonides on aatomid killustatud, mistõttu neid ei peeta keemilisteks reaktsioonideks. 

Kui aatomid ei ole hävitatud, siis kui element või ühend reageerib, tuleb aatomite arv hoida enne ja pärast reaktsiooni konstantsena; mis tähendab konstantset massi hulka vastavate reagentide ja toodete vahel.

See on alati nii, kui puudub leke, mis põhjustab aine kadu; kuid kui reaktor on hermeetiliselt suletud, ei ole ühtegi aatomit kadunud ja seetõttu peab laetud mass olema võrdne massiga pärast reaktsiooni..

Kui toode on tahke, siis on selle mass võrdne selle moodustamiseks vajalike reagentide summaga. Samamoodi juhtub see vedelate või gaasiliste toodetega, kuid selle masside mõõtmisel on kalduvus teha vigu.

See seadus sündis möödunud sajandite katsetest, mida tugevdasid mitmete tuntud keemikute, nagu Antoine Lavoisieri panus..

Mõtle reaktsiooni A ja B vahel2 vormi AB2 (ülemine pilt) Vastavalt materjali säilitamise seadusele on AB mass2 peab olema võrdne A ja B masside summaga2, vastavalt. Seejärel, kui 37 g A reageerib 13 g B-ga2, toode AB2 peab kaaluma 50 g.

Seetõttu on keemilise võrrandi korral reaktiivide mass (A ja B)2) peab alati olema võrdne toodete massiga (AB2).

Kirjeldatud meetodiga sarnane näide on metallioksiidide, näiteks rooste või rooste moodustumine. Rooste on raskem kui raud (kuigi see ei pruugi tunduda), sest metall reageeris hapniku massiga, et tekitada oksiid..

Indeks

  • 1 Mis on materjali või massi säilitamise seadus?
    • 1.1 Lavoisieri panus
  • 2 Kuidas seda õigust kohaldatakse keemilise võrrandi puhul?
    • 2.1 Põhiprintsiibid
    • 2.2 Keemiline võrrand
  • 3 Seadust tõendavad katsed
    • 3.1 Metallide põletamine
    • 3.2 Hapniku vabanemine
  • 4 Näited (praktilised harjutused)
    • 4.1 Elavhõbeda monoksiidi lagunemine
    • 4.2 Magneesiumriba põletamine
    • 4.3 Kaltsiumhüdroksiid
    • 4.4 Vaskoksiid
    • 4.5 Naatriumkloriidi moodustumine
  • 5 Viited

Mis on materjali või massi säilitamise seadus?

See seadus sätestab, et keemilise reaktsiooni massi reagentide võrdub mass tooteid. Seadus on väljendatud fraasi "asja loonud ega hävitada, kõik on muutnud", nagu sõnastatud Julius von Mayer (1814-1878).

Seaduse koostas iseseisvalt 1745. aastal Mihhail Lamanosov ja 1785. aastal Antoine Lavoisier. Kuigi Lamanósovi uurimus massist kaitsmise seaduse kohta oli enne Lavoisieri teadustööd, ei olnud need Euroopas teada. vene keeles.

Robert Boyle'i poolt 1676. aastal läbi viidud katsed viitasid neile, et materjali põletamisel avatud konteineris suurendas materjal oma kaalu; võib-olla tänu materjali enda kogemusele.

Lavoiseri eksperimendid materjalide põletamiseks mahutites, kus õhk oli piiratud, näitasid kaalu suurenemist. See tulemus oli kooskõlas Boyle'i saadud tulemusega.

Lavoisieri panus

Lavoisieri järeldus oli siiski teistsugune. Ta arvas, et põletamisel eraldati õhust mass massist, mis seletaks massi suurenemist, mida täheldati põletatavate materjalide puhul..

Lavoiser arvas, et metallide mass jäi põletamise ajal konstantseks ning et põletamise vähenemine suletud mahutites ei olnud tingitud flojisto vähenemisest (kasutamata mõiste), mis on soojuse tootmiseks vajalik eeldus..

Lavoiser märkis, et täheldatud languse põhjustas pigem gaaside kontsentratsiooni vähenemine suletud mahutites.

Kuidas kohaldatakse seda seadust keemilise võrrandi suhtes?

Massi säilitamise seadus on stöhhiomeetrias transsendentaalse tähtsusega, määratledes viimast kvantitatiivsete seoste arvutamiseks reaktiivide ja keemilises reaktsioonis olevate toodete vahel..

Põhimõtteid stöhhiomeetria sätestati 1792 Jeremiah Benjamin Richter (1762-1807), kes määratletakse kui teadus- mis mõõdab või massi suhte keemiliste elementide, mis osalevad reaktsiooni.

Keemilises reaktsioonis on selles sisalduvate ainete muutmine. On täheldatud, et reaktiivid või reaktiivid tarbitakse toodete valmistamiseks.

Keemilise reaktsiooni ajal on aatomite vaheliste sidemete purunemine ning uute võlakirjade moodustumine; kuid reaktsioonis osalevate aatomite arv ei muutu. Seda nimetatakse materjali säilitamise seaduseks.

Põhiprintsiibid

Käesolev seadus hõlmab kahte põhiprintsiipi:

-Iga tüübi aatomite koguarv on reaktiivides (enne reaktsiooni) ja toodetes (pärast reaktsiooni) võrdne..

-Elektriliste laengute kogusumma enne ja pärast reaktsiooni püsimist on püsiv.

Seda seetõttu, et mitmed Subatomaarsed osakesed jääb konstantseks. Need osakesed on neutronite laenguta, positiivse laenguga prootonid (+) ja negatiivselt laetud elektronid (-). Kuna elektrilaeng ei muutu reaktsiooni käigus.

Keemiline võrrand

Eespool öeldut silmas pidades tuleb põhiprintsiipe järgida, kui ta esindab keemilist reaktsiooni võrrandi abil (nagu põhipilt). Keemiline võrrand kasutab erinevate elementide või aatomite sümboleid või kujutisi ning seda, kuidas nad enne või pärast reaktsiooni rühmitatakse molekulidesse..

Näitena kasutatakse uuesti järgmist võrrandit:

A + B2    => AB2

Alamindeks on number, mis asetatakse elementide paremale küljele (B2 ja AB2) alumises osas, mis näitab molekulis leiduva elemendi aatomite arvu. Seda numbrit ei saa muuta ilma uue molekulita, mis erineb originaalist.

Stöhhiomeetriline koefitsient (1, A ja ülejäänud liigi puhul) on number, mis asetatakse aatomite või molekulide vasakusse osa, mis näitab, kui palju neid on reaktsioonis osalenud..

Keemilise võrrandi korral, kui reaktsioon on pöördumatu, paigutatakse üks nool, mis näitab reaktsiooni suunda. Kui reaktsioon on pöörduv, on vastassuunas kaks noolt. Noolest vasakul on reagendid või reagendid (A ja B)2), paremal on tooted (AB2).

Kiik

Keemilise võrrandi tasakaalustamine on protseduur, mis võimaldab ühtlustada reagentides leiduvate keemiliste elementide aatomite arvu toodete omadega..

Teisisõnu, iga elemendi aatomite hulk peab olema reagentide küljel (enne noolt) ja reaktsiooni toote poolel (pärast noolt) võrdne..

On öeldud, et kui reaktsioon on tasakaalus, austatakse massimeetmete seadust.

Seetõttu on oluline tasakaalu aatomite ja elektrilaengute arv noole mõlemal küljel keemilises võrrandis. Samuti peab reaktiivide masside summa olema võrdne toodete masside summaga.

Esitatava võrrandi puhul on see juba tasakaalustatud (võrdne arv A ja B mõlemal pool noolt).

Eksperimentid, mis näitavad seadust

Metallide põletamine

Lavoiser, jälgides metallide nagu plii ja tina põletamist suletud mahutites piiratud õhu tarbimisega, märkas, et metallid kaeti kaltsineerimisega; ja samuti, et metalli kaal teatud kuumutamise ajal oli võrdne esialgse temperatuuriga.

Kuna metalli põletamisel täheldatakse kaalu suurenemist, arvas Lavoiser, et täheldatud liigset kaalu võib seletada teatud massiga, mis õhust eraldub põletamise ajal. Sel põhjusel jäi mass konstantseks.

See järeldus, mida võib pidada nõrga teadusliku alusega, ei ole selline, kuna Lavoiseri teadmised hapniku olemasolu kohta ajaks, mil ta oma seaduse välja kuulutas (1785).

Hapniku vabanemine

Hapniku avastas Carl Willhelm Scheele aastal 1772. Seejärel avastas Joseph Priesley selle iseseisvalt ja avaldas oma uurimistulemused kolm aastat enne Scheele avaldamist oma sama gaasi kohta..

Priesley kuumutas elavhõbeda monoksiidi ja kogus gaasi, mis suurendas leegi sära. Peale selle muutsid nad hiirte sisestamise gaasiga konteinerisse aktiivsemaks. Priesley nimetas seda defogistiseeritud gaasiks.

Priesley edastas oma tähelepanekud Antoine Lavoiserile (1775), kes kordas oma katseid, mis näitavad, et gaas oli õhus ja vees. Lavoiser tunnustas gaasi uue elemendina, andes talle hapniku nime.

Kui Lavoisier kasutas argumendina oma seaduste sõnastamiseks, et metalli põletamisel täheldatud liigne mass oli tingitud õhust eraldatud materjalist, mõtles ta hapnikku, elementi, mis kombineeritakse põletamisel metallidega..

Näited (praktilised harjutused)

Elavhõbeda monoksiidi lagunemine

Kui kuumutatakse 232,6 elavhõbeda monoksiidi (HgO), laguneb see elavhõbedaks (Hg) ja molekulaarseks hapnikuks (O2). Massi ja aatommasside säilitamise seaduse alusel: (Hg = 206,6 g / mol) ja (O = 16 g / mol) näitavad Hg ja O massi.2 see on moodustatud.

HgO => Hg + O2

232,6 g 206,6 g 32 g

Arvutused on väga otsesed, kuna täpselt üks mool HgO laguneb.

Magneesiumriba põletamine

Suletud mahutis, mis sisaldas 4 g hapnikku, põletati 1,2 g magneesiumriba. Pärast reaktsiooni jäi 3,2 g reageerimata hapnikku. Kui palju moodustati magneesiumoksiid?

Esimene asi, mida arvutada on hapniku mass, mis reageeris. Seda saab kergesti välja arvutada, kasutades lahutamist:

O mass2 mis reageeris = O algmass2 - lõplik mass O2

(4 - 3,2) g2

0,8 g O2

Massi säilitamise õiguse alusel võib välja arvutada moodustunud MgO mass.

MgO mass = Mg + mass O

1,2 g + 0,8 g

2,0 g MgO

Kaltsiumhüdroksiid

14 g kaltsiumoksiidi (CaO) mass reageeris 3,6 g veega (H2O), mis kulus reaktsioonis täielikult, moodustades 14,8 g kaltsiumhüdroksiidi, Ca (OH).2:

Kui palju kaltsiumoksiidi reageeris kaltsiumhüdroksiidi moodustamiseks?

Kui palju oli kaltsiumoksiidi?

Reaktsiooni võib skemaatiliselt kirjeldada järgmise võrrandiga:

CaO + H2O => Ca (OH)2

Võrrand on tasakaalustatud. Seetõttu vastab massi säilitamise seadusele.

Reaktsioonis osalenud CaO mass = Ca (OH) mass2 - H mass2O

14,8 g - 3,6 g

11,2 g CaO

Seetõttu arvutatakse CaO, mis ei reageerinud (see, mis on jäänud üle), lahutades:

Ülejäänud CaO mass = reaktsioonis sisalduv reaktsioonimass.

14 g CaO-d - 11,2 g CaO-d

2,8 g CaO

Vaskoksiid

Kui palju vaskoksiidi (CuO) tekib, kui 11 g vaske (Cu) reageeritakse täielikult hapnikuga (O2)? Kui palju hapnikku on vaja reaktsioonis?

Esimene samm on võrrandi tasakaalustamine. Tasakaalustatud võrrand on järgmine:

2Cu + O2 => 2CuO

Võrrand on tasakaalustatud, seega vastab see massi säilitamise seadusele.

Cu aatommass on 63,5 g / mol ja CuO molekulmass on 79,5 g / mol.

On vaja kindlaks määrata, kui palju CuO moodustub 11 g Cu täieliku oksüdeerumise tulemusel:

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

Vormitud CuO mass = 13,77 g

Seetõttu annab CuO ja Cu masside vahe reaktsioonis sisalduva hapniku koguse:

Hapniku mass = 13,77 g - 11 g

1,77 g O2

Naatriumkloriidi moodustumine

Kloori mass (Cl2) 2,47 g reageeriti piisava naatriumi (Na) ja moodustati 3,82 g naatriumkloriidi (NaCl). Kui palju Na reageeris?

Tasakaalustatud võrrand:

2Na + Cl2 => 2NCl

Vastavalt massikaitse seadusele:

Na = mass NaCl mass - mass Cl2

3,82 g - 2,47 g

1,35 g Na

Viited

  1. Flores, J. Química (2002). Toimetus Santillana.
  2. Wikipedia. (2018). Aine säilitamise seadus. Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org
  3. Riiklik polütehniline instituut. (s.f.). Massikaitse seadus. CGFIE. Välja otsitud andmebaasist: aev.cgfie.ipn.mx
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (18. jaanuar 2019). Massikaitse seadus. Välja otsitud: thinkco.com
  5. Shrestha B. (18. november 2018). Materjali säilitamise seadus. Keemia LibreTexts. Välja otsitud andmebaasist: chem.libretexts.org