Gesetz über die Erhaltung der Materie

Was ist das Gesetz der Erhaltung der Materie??

Der Gesetz über die Erhaltung von Materie oder Masse Es ist einer, der feststellt, dass in jeder chemischen Reaktion keine Materie erzeugt oder zerstört wird. Dieses Gesetz basiert auf der Tatsache, dass Atome in dieser Art von Reaktionen unteilbare Partikel sind. Während bei Kernreaktionen die Atome fragmentiert sind, werden sie nicht als chemische Reaktionen angesehen. 

Wenn die Atome nicht zerstört werden, muss die Anzahl der Atome vor und nach der Reaktion konstant sein, wenn ein Element oder eine Verbindung reagiert. Dies führt zu einer konstanten Menge an Masse zwischen den beteiligten Reagenzien und Produkten.

Chemische Reaktion zwischen A und B2. Quelle: Gabriel Bolívar

Dies ist immer so, wenn es kein Leck gibt, das Materieverluste verursacht; Wenn der Reaktor jedoch fest geschlossen ist, "verschwindet" er kein Atom, und daher muss die geladene Masse der Masse nach der Reaktion gleich sein.

Wenn das Produkt solide ist, ist seine Masse gleich der Summe der für ihre Formation beteiligten Reagenzien. In ähnlicher Weise tritt es bei flüssigen oder gasförmigen Produkten auf, macht jedoch eher Fehler bei der Messung ihrer resultierenden Massen.

Dieses Gesetz wurde aus den vergangenen Jahrhundertexperimenten geboren, was sich zu den Beiträgen mehrerer berühmter Chemikalien wie Antoine Lavosier verstärkte.

Betrachten Sie die Reaktion zwischen A und B₂ AB bilden₂ (oberes Bild). Nach dem Gesetz der Erhaltung der Materie die Masse von AB₂ Es muss gleich der Summe der Massen von A und B sein₂, bzw. Also, wenn 37 g A reagieren mit 13 g B₂, Das AB -Produkt₂ Sie müssen 50 g wiegen.

Daher in einer chemischen Gleichung die Masse der Reagenzien (a und b)₂) muss immer gleich der Masse der Produkte sein (AB₂).

Ein Beispiel, das dem neu beschriebenen sehr ähnlich ist, ist die der Bildung von Metalloxiden wie Urin oder Rost. Der Rost ist schwerer als Eisen (auch wenn es scheint), da das Metall mit einer Sauerstoffmasse reagierte, um Oxid zu erzeugen.

Wie wird dieses Gesetz in einer chemischen Gleichung angewendet??

Das Massenschutzgesetz ist in der Stöchiometrie von transzendentaler Bedeutung, wobei letztere als Berechnung quantitativer Beziehungen zwischen den Reagenzien und den in einer chemischen Reaktion vorhandenen Produkte definiert ist.

Die Prinzipien der Stöchiometrie wurden 1792 von Jeremiah Benjamín Richter (1762-1807) angegeben, der sie als die Wissenschaft definierte, die die quantitativen Anteile oder Massenbeziehungen der chemischen Elemente misst, die an einer Reaktion beteiligt sind.

In einer chemischen Reaktion gibt es eine Modifikation der daran beteiligten Substanzen. Es wird beobachtet, dass Reagenzien oder Reaktanten konsumiert werden, um Produkte zu verursachen.

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Während der chemischen Reaktion gibt es Bindungen zwischen Atomen sowie die Bildung neuer Verbindungen; Die Anzahl der an der Reaktion beteiligten Atome bleibt jedoch unverändert. Dies ist das, was als Gesetz der Erhaltung der Materie bekannt ist.

Grundprinzipien

Dieses Gesetz impliziert zwei Grundprinzipien:

-Die Gesamtzahl der Atome jedes Typs ist in den Reagenzien (vor der Reaktion) und in den Produkten (nach der Reaktion) gleich.

-Die Gesamtsumme der elektrischen Ladungen vor und nach der Reaktion bleibt konstant.

Dies liegt daran, dass die Anzahl der subatomaren Partikel konstant bleibt. Diese Partikel sind Neutronen ohne elektrische Ladung, positive Lastprotonen (+) und negative (-) Elektronen (-). Die elektrische Ladung ändert sich also während einer Reaktion nicht.

Chemische Gleichung

Bei der oben genannten Reaktion einer chemischen Reaktion durch eine Gleichung (wie das Hauptbild) müssen die Grundprinzipien respektiert werden. Die chemische Gleichung verwendet Symbole oder Darstellungen der verschiedenen Elemente oder Atome und wie sie vor oder nach der Reaktion in Moleküle gruppiert werden.

Die folgende Gleichung wird als Beispiel erneut verwendet:

A+b₂    => Ab₂

Das Index ist eine Nummer, die im richtigen Teil der Elemente platziert ist (b)₂ und ab₂) unten und gibt die Anzahl der Atome eines in einem Molekül vorhandenen Elements an. Diese Zahl kann nicht ohne die Produktion eines neuen Moleküls geändert werden, das sich vom Original unterscheidet.

Der stöchiometrische Koeffizient (1 im Fall von A und dem Rest der Spezies) ist eine Zahl, die links von Atomen oder Molekülen platziert ist, was auf ihre Anzahl an einer Reaktion hinweist.

In einer chemischen Gleichung wird ein einzelner Pfeil platziert, wenn die Reaktion irreversibel ist, was die Bedeutung der Reaktion anzeigt. Wenn die Reaktion reversibel ist, gibt es zwei Pfeile in der entgegengesetzten Richtung. Links von den Pfeilen befinden sich die Reagenzien oder Reaktanten (a und b)₂), während auf der rechten Seite die Produkte sind (AB₂).

Schwingen

Gleichgewicht Eine chemische Gleichung ist ein Verfahren, das die Anzahl der Atome der chemischen Elemente ermöglicht, die in den Reagenzien mit denen der Produkte vorhanden sind.

Mit anderen Worten, die Anzahl der Atome jedes Elements muss auf der Seite der Reagenzien (vor dem Pfeil) und auf der Seite der Reaktionsprodukte (nach dem Pfeil) gleich sein (nach dem Pfeil).

Es wird gesagt, dass die Masse der Massenwirkung respektiert wird, wenn eine Reaktion ausgeglichen ist.

Daher ist es wichtig, die Anzahl der Atome und elektrischen Ladungen auf beiden Seiten des Pfeils in einer chemischen Gleichung auszugleichen. Ebenso muss die Summe der Massen der Reagenzien gleich der Summe der Massen der Produkte sein.

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Im Falle der dargelegten Gleichung ist sie bereits ausgeglichen (die gleiche Anzahl von A und B auf beiden Seiten des Pfeils).

Experimente, die das Gesetz demonstrieren

Metallverbinden

Lavoiser, der die Verbrennung von Metallen wie Blei und Zinn in geschlossenen Behältern mit begrenztem Lufteinkommen beobachtete, reparierte, dass Metalle mit einem Kalinierten bedeckt waren. Und außerdem, dass das Gewicht des Metalls in einem bestimmten Moment der Erwärmung gleich der Anfangszeit war.

Als Metall eine Gewichtszunaht. Aus diesem Grund blieb der Teig konstant.

Diese Schlussfolgerung, die mit einer wenig soliden wissenschaftlichen Grundlage betrachtet werden könnte, ist angesichts des Wissens, das Lavoiser über die Existenz von Sauerstoff für den Moment, in dem er sein Gesetz aussprach (1785), nicht in Betracht gezogen werden kann (1785).

Sauerstofffreisetzung

Sauerstoff wurde 1772 von Carl Willhelm Scheele entdeckt. Anschließend entdeckte Joseph Priesley es unabhängig und veröffentlichte die Ergebnisse seiner Forschung drei Jahre bevor Scheele seine Ergebnisse zu diesem Gas veröffentlichte.

Priesley erwärmte Quecksilbermonoxid und nahm ein Gas auf, das zu einer Zunahme der Flammenbrillanz führte. Darüber hinaus wurden durch Einführung der Mäuse in einen Behälter mit dem Gas, das sie aktiver wurden. Priesley nannte dieses entblüpfte Gas.

Priesley teilte seine Beobachtungen an Antoine Lavoiser (1775) mit, der seine Experimente wiederholte und zeigte, dass sich das Gas in der Luft und im Wasser befand. Lavoiser erkannte Gas als neues Element und gab ihm den Namen Sauerstoff.

Als Lavosier als Argument für die Angabe seines Gesetzes verwendete, dass die in der Verbrennung von Metallen beobachtete überschüssige Masse auf etwas zurückzuführen war, das aus der Luft extrahiert wurde, dachte er an Sauerstoff, ein Element, das während der Verbrennung mit Metallen kombiniert wird.

Beispiele (praktische Übungen)

Quecksilbermonoxid -Zersetzung

Wenn 232.6 Quecksilbermonoxid (HGO) erhitzt werden, zersetzt es sich in Quecksilber (Hg) und molekularem Sauerstoff (OR)₂). Basierend auf dem Gesetz der Erhaltung von Massen- und Atomgewichten: (Hg = 206,6 g/mol) und (o = 16 g/mol) geben Sie die Masse von Hg und O an₂ das wird gebildet.

Hgo => hg +o₂

232,6 g 206,6 g 32 g

Die Berechnungen sind sehr direkt, da genau ein Mol HGO zersetzt.

Verbrennung eines Magnesiumbandes

Brennen Magnesiumband. Quelle: Capt. John Yossarian [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0) oder GFDL (http: // www.Gnu.Org/copyleft/fdl.html)] aus Wikimedia Commons

Ein 1,2 g Magnesiumband wurde in einem geschlossenen Behälter mit 4 g Sauerstoff verbrannt. Nach der Reaktion gab es 3,2 g Sauerstoff ohne Reaktion. Wie viel Magnesiumoxid wurde gebildet?

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Das erste, was zu berechnen ist, ist die Sauerstoffmasse, die reagierte. Dies kann leicht durch Subtraktion berechnet werden:

Masse von o₂ die reagierte = anfängliche Masse von oder₂ - letzte Masse von o₂

(4 - 3,2) g oder₂

0,8 g von o₂

Basierend auf dem Gesetz des Massenschutzes können Sie die Masse der gebildeten MGO berechnen.

Mgo Masse = Mg Masse + Masse von o

1,2 g+0,8 g

2,0 g Mgo

Kalziumhydroxid

Eine Masse von 14 g Calciumoxid (CAO) reagierte mit 3,6 g Wasser (H)₂O), der in der Reaktion vollständig verbraucht wurde, um 14,8 g Calciumhydroxid, CA (OH) zu bilden₂:

Welche Calciumoxidmenge reagierte auf Calciumhydroxid?

Welche Calciumoxidmenge war vorbei?

Die Reaktion kann durch die folgende Gleichung schematisiert werden:

Cao + h₂O => ca (OH)₂

Die Gleichung ist ausgeglichen. Entspricht deshalb dem Massenschutzgesetz.

CAO -Masse, die an der Reaktion beteiligt ist = Masse von CA (OH)₂ - Masse von h₂ENTWEDER

14,8 g - 3,6 g

11,2 g Cao

Daher wird der CAO, der nicht reagiert (der eine übrig gebliebene), durch eine Subtraktion berechnet:

Superant CAO -Masse = Masse in der Reaktion vorhanden - Masse, die in der Reaktion interveniert.

14 g Cao - 11,2 g Cao

2,8 g Cao

Kupferoxid

Wie viel Kupferoxid (CUO) wird gebildet, wenn 11 g Kupfer (Cu) mit Sauerstoff (oder₂)? Wie viel Sauerstoff werden in der Reaktion benötigt?

Der erste Schritt besteht darin, die Gleichung auszugleichen. Die ausgewogene Gleichung lautet wie folgt:

2cu + o₂ => 2cuo

Die Gleichung ist ausgeglichen, so dass sie dem Gesetz des Massenschutzes entspricht.

Das Atomgewicht von Cu beträgt 63,5 g/mol und das CO -molekulare Gewicht beträgt 79,5 g/mol.

Sie müssen bestimmen, wie viel COO aus der vollständigen Oxidation der 11 g Cu gebildet wird:

Cuo -Masse = (11 g Cu) ∙ (1mol Cu/63,5 g Cu) ∙ (2 mol Cuo/2mol Cu) ∙ (79,5 g Cuo/mol Cuo)

Cuo -Masse formatiert = 13,77 g

Daher ergibt der Unterschied in den Massen zwischen dem Cuo und der Cu die Menge an Sauerstoff, die an der Reaktion beteiligt sind:

Sauerstoffmasse = 13,77 g - 11 g

1,77 g o₂

Natriumchloridbildung

Eine Masse von Chlor (CL)₂) von 2,47 g wurde mit ausreichend Natrium (Na) und 3,82 g Natriumchlorid (NaCl) gebildet. Wie viel NA reagierte?

Ausgeglichene Gleichung:

2na + cl₂ => 2nacl

Nach dem Massenschutzgesetz:

Na = NaCl Masse - Cl -Masse₂

3,82 g - 2,47 g

1,35 g na

Verweise

1. Nationales Polytechnic Institute. (S.F.). Gesetz der Erhaltung der Masse. Cgfie. Erholt von: aev.Cgfie.IPN.mx
2. Gesetz der Erhaltung der Masse. Erholt von: thoughtco.com