חוק שימור חומר, יישומים, ניסויים ודוגמאות
ה חוק שימור החומר או המסה היא הקובעת כי בכל תגובה כימית, החומר אינו נוצר או נהרס. חוק זה מבוסס על העובדה כי אטומים הם חלקיקים בלתי ניתנים לחלוקה בסוג זה של תגובות; בעוד בתגובות גרעיניות אטומים הם מקוטעת, ולכן הם לא נחשבים תגובות כימיות.
אם האטומים אינם נהרסים, אז כאשר אלמנט או מתחם מגיב, מספר האטומים חייב להישמר קבוע לפני ואחרי התגובה; אשר מתרגמת כמות המונית קבוע בין ריאגנטים ומוצרים המעורבים.
זה תמיד המקרה אם אין דליפה הגורמת לאובדן חומר; אבל אם הכור אטום הרמטית, אין אטום "נעלם", ולכן המסה הטעונה חייבת להיות שווה למסה לאחר התגובה.
אם המוצר מוצק, לעומת זאת, המסה שלו תהיה שווה לסכום של ריאגנטים המעורבים להיווצרותו. באותו אופן זה קורה עם מוצרים נוזליים או גזי, אבל זה נוטה יותר לעשות טעויות בעת מדידת המונים המתקבלים שלה.
חוק זה נולד מניסויים של מאות השנים האחרונות, מחוזקים על ידי תרומות של כמה כימאים מפורסמים, כגון אנטואן Lavoisier.
שקול את התגובה בין A ו- B2 כדי ליצור AB2 (תמונה עליונה) על פי חוק שימור החומר, המסה של AB2 חייב להיות שווה לסכום של ההמונים A ו- B2, בהתאמה. לאחר מכן, אם 37g של A מגיבים עם 13g של B2, את המוצר AB2 צריך לשקול 50 גרם.
לכן, במשוואה כימית, המסה של המגיבים (A ו- B2) חייב להיות תמיד שווה למסה של המוצרים (AB2).
דוגמה דומה מאוד לזה שתיאר זה עתה היא של היווצרות של תחמוצות מתכתיים, כגון חלודה או חלודה. החלודה כבדה יותר מברזל (אם כי זה אולי לא נראה כמו זה) כי המתכת הגיבה עם מסה של חמצן כדי לייצר את תחמוצת.
אינדקס
- 1 מהו חוק שימור החומר או המסה?
- 1.1 תרומתו של לבויזייה
- 2 כיצד החוק הזה מיושם במשוואה כימית?
- 2.1 עקרונות בסיסיים
- 2.2 משוואה כימית
- 3 ניסויים המדגימים את החוק
- 3.1 שריפת מתכות
- 3.2 שחרור חמצן
- 4 דוגמאות (תרגילים מעשיים)
- 4.1 פירוק של חד תחמוצת הכספית
- 4.2 שריפת סרט מגנזיום
- 4.3 סידן הידרוקסיד
- 4.4 תחמוצת נחושת
- 4.5 יצור של כלוריום נתרן
- 5 הפניות
מהו חוק שימור החומר או המסה?
חוק זה קובע כי תגובה כימית המסה של המגיבים שווה המוני של המוצרים. החוק בא לידי ביטוי במשפט "לא נוצרו ולא נהרסו, הכל השתנה", כפי שהוסבר על ידי יוליוס פון מאייר (1814-1878).
החוק פותח באופן עצמאי על ידי מיכאיל Lamanósov, ב 1745, ו אנטואן לבואזיה בשנת 1785. בעוד מחקר עבודת Lamanósov על חוק שימור המסה קדם לאלה של לבואזיה, לא היו ידוע באירופה שנכתב ברוסית.
הניסויים שבוצעו בשנת 1676 על ידי רוברט בויל הובילו אותם לציין כי כאשר חומר שרפו במיכל פתוח, החומר הגדיל את משקלו; אולי בגלל טרנספורמציה שחווה החומר עצמו.
ניסויים של Lavoiser על שריפת חומרים במיכלים עם צריכת אוויר מוגבלת הראה עלייה במשקל. תוצאה זו היתה בהתאם לזה שהושג על ידי בויל.
תרומת לבויזייה
עם זאת, המסקנה של Lavoisier היה שונה. הוא חשב שבמהלך השריפה נלקחה מן האוויר כמות של מסה, דבר שיסביר את העלייה במסה שנצפתה בחומרים הנתונים לשריפה.
Lavoiser חשב כי המסה של מתכות נשאר קבועה במהלך שריפה, וביעור הפחתת במיכלים סגורים לא נגרם על ידי ירידה flojisto (כלח), הפקה חומה הקשורים למהות אמורה.
Lavoiser ציין כי הירידה שנצפתה נגרמה, על ידי ירידה בריכוז של גזים במיכלים סגורים.
כיצד חל חוק זה במשוואה כימית?
חוק שימור המסה הוא בעל חשיבות טרנסנדנטלית ב stoichiometry, הגדרת האחרון כמו חישוב של היחסים הכמותיים בין המגיבים לבין מוצרים נוכח בתגובה כימית.
העקרונות של והרכב שנקבעו 1792 על ידי ירמיהו בנימין ריכטר (1762-1807), אשר מוגדר כמדע המודד את היחס או יחסי המסה של היסודות הכימיים המעורבים תגובה.
בתגובה כימית יש שינוי של החומרים המתערבים בו. הוא ציין כי המגיבים או המגיבים נצרכים כדי מקורם של מוצרים.
במהלך התגובה הכימית יש קרעים של קשרים בין האטומים, כמו גם היווצרות של קשרים חדשים; אבל מספר האטומים המעורבים בתגובה נשאר ללא שינוי. זה מה שמכונה חוק שימור החומר.
עקרונות יסוד
בחוק זה שני עקרונות בסיסיים:
-המספר הכולל של אטומים מכל סוג הוא שווה המגיבים (לפני התגובה) ואת המוצרים (לאחר התגובה).
-סך כל המטענים החשמליים לפני ואחרי התגובה נשאר קבוע.
הסיבה לכך היא כי מספר החלקיקים subatomic נשאר קבוע. חלקיקים אלה הם נויטרונים ללא מטען חשמלי, פרוטונים בעלי מטען חיובי (+) ואלקטרונים בעלי מטען שלילי (-). אז המטען החשמלי לא משתנה במהלך תגובה.
משוואה כימית
עם זאת, כאשר מייצגים תגובה כימית באמצעות משוואה (כמו זו של הדימוי הראשי), יש לכבד את העקרונות הבסיסיים. המשוואה הכימית משתמשת בסמלים או בייצוגים של האלמנטים או האטומים השונים, וכיצד הם מקובצים במולקולות לפני או אחרי התגובה.
המשוואה הבאה תשמש שוב כדוגמה:
A + B2 49> AB2
הכתב הוא מספר שמוקם בצד הימני של האלמנטים (B2 ו AB2) בחלקו התחתון, המציין את מספר האטומים של אלמנט המופיע במולקולה. לא ניתן לשנות מספר זה ללא ייצור מולקולה חדשה, שונה מהמקור.
מקדם stoichiometric (1, במקרה של A ו- מינים אחרים) הוא מספר כי מושם על הצד השמאלי של אטומים או מולקולות, מעיד על מספר מהם מעורבים תגובה.
במשוואה כימית, אם התגובה היא בלתי הפיכה, חץ אחד ממוקם, המציין את כיוון התגובה. אם התגובה היא הפיך, ישנם שני החצים בכיוון ההפוך. בצד שמאל של החצים הם ריאגנטים או מגיבים (A ו- B2), ואילו בצד ימין הם המוצרים (AB2).
סווינג
איזון משוואה כימית הוא הליך המאפשר להשוות את מספר האטומים של היסודות הכימיים הקיימים המגיבים עם אלה של המוצרים.
במילים אחרות, כמות האטומים של כל רכיב חייבת להיות שווה בצד של המגיבים (לפני החץ) ובצד המוצר של התגובה (לאחר החץ).
אומרים שכאשר התגובה מאוזנת, יש לכבד את חוק הפעולה ההמונית.
לכן, חשוב לאזן את מספר האטומים ואת החיובים החשמליים משני צידי החץ במשוואה כימית. כמו כן, סכום ההמונים של המגיבים חייב להיות שווה לסכום של המוני המוצרים.
במקרה של המשוואה המיוצגת, היא כבר מאוזנת (מספר שווה של A ו- B משני צדי החץ).
ניסויים המדגימים את החוק
שריפת מתכות
Lavoiser, התבוננות שריפת מתכות כגון עופרת ופח במיכלים סגורים עם צריכת אוויר מוגבלת, הבחין כי המתכות היו מכוסים calcin; וגם, כי המשקל של המתכת בזמן מסוים של חימום היה שווה הראשונית.
כמו עלייה במשקל נצפתה בעת שריפת מתכת, Lavoiser חשב כי משקל עודף שנצפה ניתן להסביר על ידי מסה מסוימת של משהו כי הוא שחולץ מן האוויר במהלך השריפה. מסיבה זו המסה נותרה קבועה.
מסקנה זו, שניתן להתייחס אליה בבסיס מדעי חלש, אינה כזו, בהינתן ידיעתו של לבויזר על קיומו של חמצן עד שהצהיר את חוקו (1785).
שחרור חמצן
חמצן התגלה על ידי קרל וילהלם Scheele בשנת 1772. לאחר מכן, ג 'וזף פריזלי גילה את זה באופן עצמאי, ופרסם את תוצאות המחקר שלו, שלוש שנים לפני Scheele פרסם את תוצאותיו על אותו גז..
פריזלי חימם חד-חמצן כספית ואסף גז שהביא לעלייה בזוהר הלהבה. יתר על כן, מציגה את העכברים לתוך מיכל עם הגז גרם להם יותר פעיל. פריזלי כינה את הגז המופרז.
פריזלי מסר את התצפיות שלו לאנטואן לאוואיזר (1775), שחזר על הניסויים שלו שהראה כי הגז נמצא באוויר ובמים. לבויזר זיהה את הגז כאלמנט חדש, ונותן לו שם של חמצן.
כאשר לבואזיה משמש ויכוח להצהיר החוק שלה, העודף שנצפה מתכות שריפה המוניות נבע משהו חילוץ אוויר, חשב אלמנט חמצן משלב עם מתכות במהלך incinaración.
דוגמאות (תרגילים מעשיים)
פירוק חד חמצני כספית
אם 232.6 של כספית חד חמצני (HGO) מחומם, הוא מתפרק כספית (Hg) וחמצן מולקולרי (O2). על פי חוק שימור המסה והמשקלים האטומיים: (Hg = 206.6 g / mol) ו- O = 16 g / mol, מציינים את המסה של Hg ו- O2 כי הוא נוצר.
HGO => Hg + O2
236.6 גרם 206.6 גרם 32 גרם
החישובים הם ישירים מאוד, שכן בדיוק אחד השומה של HGO הוא להיות מפורקת.
שריפה של סרט מגנזיום
סרט מגנזיום של 1.2 גרם נשרף במיכל סגור המכיל 4 גרם של חמצן. לאחר התגובה, 3.2 גרם של חמצן unreacted נשאר. כמה תחמוצת מגנזיום נוצרה?
הדבר הראשון שחושב הוא מסת החמצן שהגיבה. זה יכול להיות מחושב בקלות, באמצעות חיסור:
מסה של O2 אשר הגיבו = מסה ראשונית של O2 - המסה הסופית של O2
(4 - 3.2) g2
0.8 גרם של O2
בהתבסס על חוק השימור של המסה, המסה של MGO נוצר יכול להיות מחושב.
מסה של MGO = מסה של MG + מסה של O
1.2 גרם + 0.8 גרם
2.0 גרם MGO
סידן הידרוקסיד
מסה של 14 גרם של תחמוצת סידן (CaO) הגיבו עם 3.6 גרם של מים (H2O), אשר נצרך לחלוטין בתגובה טופס 14.8 גרם של סידן הידרוקסיד, Ca (OH)2You
כמה תחמוצת סידן הגיבו ליצירת סידן הידרוקסיד?
כמה תחמוצת סידן נותרה?
התגובה יכולה להיות schematized על ידי המשוואה הבאה:
CaO + H2O => Ca (OH)2
המשוואה מאוזנת. לכן עומד בדרישות חוק שימור המסה.
מסה של CaO מעורב התגובה = מסה של Ca (OH)2 - מסה2הו
14.8 גרם - 3.6 גרם
11.2 גרם CaO
לפיכך, ה- CaO שלא הגיב (זה שנשאר) מחושב על ידי הפחתת:
המסה CaO נותרה = מסת ההווה התגובה - המונית שהתערבה התגובה.
14 גרם של CaO - 11.2 גרם של CaO
2.8 גרם CaO
תחמוצת נחושת
כמה נחושת תחמוצת (CuO) תוקם כאשר 11 גרם של נחושת (Cu) הוא הגיב לחלוטין עם חמצן (O2) כמה חמצן יש צורך התגובה?
הצעד הראשון הוא לאזן את המשוואה. המשוואה מאוזנת היא כדלקמן:
2Cu + O2 => 2CuO
המשוואה מאוזנת, כך שהיא תואמת את חוק שימור המסה.
המשקל האטומי של Cu הוא 63.5 g / mol, והמשקל המולקולרי של CuO הוא 79.5 g / mol.
יש צורך לקבוע כמה CuO נוצר מן החמצון המלא של 11 גרם של Cu:
CuO מסה = (11 גרם Cu) ∙ (1 מ"ל Cu / 63.5 גרם Cu) ∙ (2 mol CuO / 2 מ"ל Cu) ∙ (79.5 גרם CuO / mol CuO)
CuO בצורת מסה = 13.77 גרם
לכן, ההבדל של ההמונים בין CuO ו Cu נותן את כמות החמצן המעורבים בתגובה:
מסת חמצן = 13.77 גרם - 11 גרם
1.77 גרם O2
היווצרות של נתרן כלורי
מסה של כלור (Cl2) של 2.47 גרם היה הגיב עם נתרן מספיק (Na) ו 3.82 גרם של נתרן כלורי (NaCl) נוצר. כמה Na הגיב?
משוואה מאוזנת:
2Na + Cl2 => 2NaCl
על פי חוק שימור המסה:
מסה של Na = מסה של NaCl - מסה Cl2
3.82 גרם - 2.47 גרם
1.35 גרם Na
הפניות
- פלורס, ג 'ק Química (2002). סנטיאנה העריכה.
- ויקיפדיה. (2018). חוק שימור החומר. מקור: en.wikipedia.org
- המכון הפוליטכני הלאומי. (s.f.). חוק שימור המסה. CGFIE. מקור: aev.cgfie.ipn.mx
- הלמנשטיין, אן מארי, Ph.D. (18 בינואר 2019). חוק שימור המסה - מתוך: Thinkco.com
- שרסטה ב '(18 בנובמבר 2018). חוק שימור החומר. כימיה. מקור: chem.libretexts.org