Legge sulla conservazione della materia

Qual è la legge della conservazione della materia?

IL Legge sulla conservazione della materia o della massa È uno che stabilisce che in ogni reazione chimica la materia non viene creata o distrutta. Questa legge si basa sul fatto che gli atomi sono particelle indivisibili in questo tipo di reazioni; Mentre nelle reazioni nucleari gli atomi sono frammentati, motivo per cui non sono considerati reazioni chimiche. 

Se gli atomi non vengono distrutti, quando un elemento o un composto reagisce, il numero di atomi deve essere costante prima e dopo la reazione; che si traduce in una quantità costante di massa tra reagenti e prodotti coinvolti.

Reazione chimica tra A e B2. Fonte: Gabriel Bolívar

Questo è sempre così se non vi è alcuna perdita che provoca perdite di materia; Ma se il reattore è strettamente chiuso, non "scompare" alcun atomo e, quindi, la massa caricata deve essere uguale alla massa dopo la reazione.

Se il prodotto è solido, d'altra parte, la sua massa sarà uguale alla somma dei reagenti coinvolti per la loro formazione. Allo stesso modo, si verifica con prodotti liquidi o gassosi, ma è più probabile che commetta errori quando si misurano le loro masse risultanti.

Questa legge è nata dagli esperimenti di secoli degli ultimi secoli, rafforzandosi ai contributi di diversi prodotti chimici famosi, come Antoine Lavoisier.

Considera la reazione tra A e B₂ Formare ab₂ (Immagine superiore). Secondo la legge della conservazione della materia, la massa di AB₂ Deve essere uguale alla somma delle masse di A e B₂, rispettivamente. Quindi, se 37 g di una reagiscono con 13 g di b₂, Il prodotto AB₂ Devi pesare 50 g.

Pertanto, in un'equazione chimica, la massa dei reagenti (A e B₂) deve essere sempre uguale alla massa dei prodotti (AB₂).

Un esempio molto simile al nuovo descritto è quello della formazione di ossidi metallici, come l'urina o la ruggine. La ruggine è più pesante del ferro (anche se sembra), poiché il metallo ha reagito con una massa di ossigeno per generare ossido.

Come viene applicata questa legge in un'equazione chimica?

La legge sulla conservazione di massa è di transcendentale importanza nella stechiometria, quest'ultima definita come il calcolo delle relazioni quantitative tra i reagenti e i prodotti presenti in una reazione chimica.

I principi della stechiometria furono dichiarati nel 1792 da Jeremiah Benjamín Richter (1762-1807), che lo definiva la scienza che misura le proporzioni quantitative o le relazioni di massa degli elementi chimici che sono coinvolti in una reazione.

In una reazione chimica c'è una modifica delle sostanze coinvolte. Si osserva che i reagenti o i reagenti vengono consumati per causare prodotti.

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Durante la reazione chimica ci sono legami tra atomi, nonché la formazione di nuovi collegamenti; Ma il numero di atomi coinvolti nella reazione rimane invariato. Questo è ciò che è noto come la legge della conservazione della materia.

Principi di base

Questa legge implica due principi di base:

-Il numero totale di atomi di ciascun tipo è lo stesso nei reagenti (prima della reazione) e nei prodotti (dopo la reazione).

-La somma totale delle cariche elettriche prima e dopo la reazione rimane costante.

Questo perché il numero di particelle subatomiche rimane costante. Queste particelle sono neutroni senza carica elettrica, protoni di carico positivi (+) e elettroni negativi (-) (-). Quindi la carica elettrica non cambia durante una reazione.

Equazione chimica

Detto detto quanto sopra, quando rappresenta una reazione chimica attraverso un'equazione (come l'immagine principale), i principi di base devono essere rispettati. L'equazione chimica utilizza simboli o rappresentazioni dei diversi elementi o atomi e come sono raggruppati in molecole prima o dopo la reazione.

La seguente equazione verrà nuovamente utilizzata come esempio:

A+b₂    => Ab₂

Il pedice è un numero posizionato nella parte giusta degli elementi (b₂ e ab₂) in basso, indicando il numero di atomi di un elemento presente in una molecola. Questo numero non può essere modificato senza la produzione di una nuova molecola, diversa dall'originale.

Il coefficiente stechiometrico (1, nel caso di A e il resto della specie) è un numero che viene posizionato a sinistra di atomi o molecole, indicativo del loro numero coinvolto in una reazione.

In un'equazione chimica, se la reazione è irreversibile, viene posizionata una singola freccia, che indica il significato della reazione. Se la reazione è reversibile, ci sono due frecce nella direzione opposta. A sinistra delle frecce sono i reagenti o i reagenti (A e B₂), mentre a destra sono i prodotti (AB₂).

Oscillante

Equilibrio un'equazione chimica è una procedura che consente il numero di atomi degli elementi chimici presenti nei reagenti con quelli dei prodotti.

In altre parole, il numero di atomi di ciascun elemento deve essere lo stesso sul lato dei reagenti (prima della freccia) e sul lato dei prodotti di reazione (dopo la freccia).

Si dice che quando una reazione è bilanciata, la massa di azione di massa viene rispettata.

Pertanto, è essenziale bilanciare il numero di atomi e cariche elettriche su entrambi i lati della freccia in un'equazione chimica. Allo stesso modo, la somma delle masse dei reagenti deve essere uguale alla somma delle masse dei prodotti.

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Nel caso dell'equazione rappresentata, è già bilanciato (lo stesso numero di A e B su entrambi i lati della freccia).

Esperimenti che dimostrano la legge

Incenerimento in metallo

Lavoiser, osservando l'incenerimento di metalli come piombo e stagno in contenitori chiusi con reddito aria limitato, riparava che i metalli erano coperti da un calcinato; E inoltre, che il peso del metallo in un certo momento di riscaldamento era uguale alla iniziale.

Poiché un metallo incentrato un aumento di peso, Lavoiser pensava che il peso in eccesso osservato potesse essere spiegato da una certa massa di qualcosa che viene estratto dall'aria durante l'incenerimento. Per questo motivo l'impasto è rimasto costante.

Questa conclusione, che potrebbe essere considerata con una piccola solida base scientifica, non è tale, data la consapevolezza che il Lavoiser aveva sull'esistenza di ossigeno per il momento in cui ha enunciato la sua legge (1785).

Rilascio di ossigeno

L'ossigeno fu scoperto da Carl Willhelm Scheele nel 1772. Successivamente, Joseph Priesley lo scoprì in modo indipendente e pubblicò i risultati della sua ricerca, tre anni prima che Scheele pubblicasse i suoi risultati su questo stesso gas.

Priesley ha riscaldato il monossido di mercurio e ha raccolto un gas che ha prodotto un aumento della fiamma brillante. Inoltre, introducendo i topi in un contenitore con il gas sono diventati più attivi. Priesley ha chiamato questo gas deflowed.

Priesley comunicò le sue osservazioni ad Antoine Lavoiser (1775), che ripeté i suoi esperimenti dimostrando che il gas era in aria e in acqua. Lavoiser ha riconosciuto il gas come un nuovo elemento, dandogli il nome di ossigeno.

Quando Lavoisier usò come argomento per affermare la sua legge, che la massa in eccesso osservata nell'incenerimento dei metalli era dovuta a qualcosa che era stato estratto dall'aria, pensò all'ossigeno, un elemento che si combina con i metalli durante l'incenimento.

Esempi (esercizi pratici)

Decomposizione del monossido di mercurio

Se 232.6 di monossido di mercurio (HGO) sono riscaldati, si decompone in mercurio (Hg) e ossigeno molecolare (o₂). Sulla base della legge della conservazione dei pesi di massa e atomici: (Hg = 206,6 g/mol) e (O = 16 g/mol), indicano la massa di Hg e O₂ che si forma.

Hgo => hg +o₂

232,6 g 206,6 g 32 g

I calcoli sono molto diretti, poiché esattamente un mole di HGO è decomposizione.

Incenerimento di un nastro di magnesio

Nastro di magnesio in fiamme. Fonte: Capt. John Yossarian [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0) o gfdl (http: // www.gnu.Org/copyleft/fdl.html)], da Wikimedia Commons

Un nastro di magnesio da 1,2 g è stato incenerito in un contenitore chiuso contenente 4 g di ossigeno. Dopo la reazione c'erano 3,2 g di ossigeno senza reagire. Quanto si formava ossido di magnesio?

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La prima cosa da calcolare è la massa di ossigeno che ha reagito. Questo può essere facilmente calcolato, mediante sottrazione:

Messa di O₂ che ha reagito = massa iniziale di o₂ - Messa finale di O₂

(4 - 3,2) g o₂

0,8 g di O₂

Sulla base della legge della conservazione di massa, è possibile calcolare la massa di MGO.

Massa mgo = mg massa + massa di o

1,2 g+0,8 g

2,0 g MGO

Idrossido di calcio

Una massa di 14 g di ossido di calcio (CAO) ha reagito con 3,6 g di acqua (H₂O), che è stato completamente consumato nella reazione alla forma di 14,8 g di idrossido di calcio, CA (OH)₂:

Quale quantità di ossido di calcio ha reagito per formare idrossido di calcio?

Quale quantità di ossido di calcio era finita?

La reazione può essere schematizzata dalla seguente equazione:

Cao + H₂O => ca (oh)₂

L'equazione è equilibrata. Pertanto è conforme alla legge sulla conservazione di massa.

Massa CAO coinvolta nella reazione = massa di Ca (OH)₂ - Messa di h₂O

14,8 g - 3,6 g

11,2 g cao

Pertanto, il CAO che non ha reagito (quello rimasto) viene calcolato facendo una sottrazione:

Massa di cao supervistica = massa presente nella reazione - massa intervenuta nella reazione.

14 g di Cao - 11,2 g di Cao

2,8 g cao

Ossido di rame

Quanto ossido di rame (CUO) si formerà quando 11 g di rame (Cu) con ossigeno (o₂)? Quanto ossigeno è necessario nella reazione?

Il primo passo è bilanciare l'equazione. L'equazione equilibrata è la seguente:

2CU + O₂ => 2cuo

L'equazione è equilibrata, quindi è conforme alla legge sulla conservazione di massa.

Il peso atomico di Cu è di 63,5 g/mol e il peso molecolare è 79,5 g/mol.

Devi determinare quanto COO si forma dalla completa ossidazione degli 11 g di Cu:

Massa CUO = (11 g di Cu) ∙ (1mol di Cu/63,5 g Cu) ∙ (2 Mol CuO/2Mol Cu) ∙ (79,5 g CUO/MOL CUO)

Massa di massa Cuo formata = 13,77 g

Pertanto, la differenza nelle masse tra il CUO e il Cu fornisce la quantità di ossigeno coinvolto nella reazione:

Massa di ossigeno = 13,77 g - 11 g

1,77 g o₂

Formazione di cloruro di sodio

Una massa di cloro (CL₂) di 2,47 g è stato reagito con sodio sufficiente (NA) e sono stati formati 3,82 g di cloruro di sodio (NaCl). Quanto Na ha reagito?

Equazione equilibrata:

2NA + Cl₂ => 2Nacl

Secondo la legge sulla conservazione di massa:

Na = massa NaCl - massa Cl₂

3,82 g - 2,47 g

1,35 g Na

Riferimenti

1. National Polytechnic Institute. (S.F.). Legge della conservazione della massa. Cgfie. Recuperato da: aev.Cgfie.IPN.MX
2. Legge della conservazione della massa. Recuperato da: Thoughtco.com