Undang-undang pemuliharaan perkara, aplikasi, eksperimen dan contoh

The undang-undang pemuliharaan bahan atau jisim adalah yang menyatakan bahawa dalam apa-apa reaksi kimia, perkara tidak dicipta atau dimusnahkan. Undang-undang ini didasarkan pada fakta bahawa atom adalah zarah yang tidak boleh terbahagi dalam jenis reaksi ini; manakala dalam atom reaksi nuklear dipecah, itulah sebabnya ia tidak dianggap sebagai reaksi kimia. 

Sekiranya atom tidak dimusnahkan, maka apabila unsur atau sebatian bertindak balas, jumlah atom mesti disimpan malar sebelum dan selepas reaksi; yang diterjemahkan ke dalam jumlah jisim yang berterusan antara reagen dan produk yang terlibat.

Ini selalu berlaku jika tidak ada kebocoran yang menyebabkan kehilangan bahan; tetapi jika reaktor hermetically disegel, tiada atom "hilang", dan oleh itu jisim yang dikenakan mesti sama dengan jisim selepas reaksi.

Jika produk itu pepejal, sebaliknya, jisimnya akan sama dengan jumlah reagen yang terlibat untuk pembentukannya. Dengan cara yang sama ia berlaku dengan produk cecair atau gas, tetapi lebih mudah untuk membuat kesilapan apabila mengukur massa yang dihasilkan.

Undang-undang ini lahir dari percubaan abad lalu, diperkuat oleh sumbangan beberapa ahli kimia terkenal, seperti Antoine Lavoisier.

Pertimbangkan reaksi antara A dan B₂ untuk membentuk AB₂ (imej atas) Mengikut undang-undang pemuliharaan perkara, jisim AB₂ mesti sama dengan jumlah massa A dan B₂, masing-masing. Kemudian, jika 37g A bereaksi dengan 13g B₂, produk AB₂ mesti berat 50g.

Oleh itu, dalam persamaan kimia, jisim reaktan (A dan B₂) mestilah sama dengan jisim produk (AB₂).

Satu contoh yang sangat serupa dengan yang baru dijelaskan ialah pembentukan oksida logam, seperti karat atau karat. Karat lebih berat dari besi (walaupun mungkin tidak kelihatan seperti itu) kerana logam bertindak balas dengan jisim oksigen untuk menghasilkan oksida.

Indeks

• 1 Apakah undang-undang pemuliharaan bahan atau jisim??
  • 1.1 sumbangan Lavoisier
• 2 Bagaimana undang-undang ini digunakan dalam persamaan kimia?
  • 2.1 Prinsip asas
  • 2.2 Persamaan kimia
• 3 Eksperimen yang menunjukkan undang-undang
  • 3.1 Insinerasi logam
  • 3.2 Pengeluaran oksigen
• 4 Contoh (latihan praktikal)
  • 4.1 Penguraian merkuri monoksida
  • 4.2 Pembakaran reben magnesium
  • 4.3 Kalsium hidroksida
  • 4.4 Tembaga oksida
  • 4.5 Pembentukan natrium klorida
• 5 Rujukan

Apakah undang-undang pemuliharaan bahan atau jisim??

Undang-undang ini menyatakan bahawa tindak balas kimia jisim reaktan adalah sama dengan jisim produk. Undang-undang ini dinyatakan dalam ungkapan "perkara tidak dicipta atau dimusnahkan, semuanya berubah", sebagaimana yang diucapkan oleh Julius Von Mayer (1814-1878).

undang-undang ini telah dibangunkan secara bebas oleh Mikhail Lamanósov, di 1745, dan Antoine Lavoisier dalam 1785. Walaupun kerja-kerja penyelidikan Lamanósov tentang Hukum Keabadian Mass wujud sebelum Persekitaran Lavoisier, tidak diketahui di Eropah untuk ditulis dalam Russian.

Eksperimen-eksperimen yang dilakukan pada tahun 1676 oleh Robert Boyle memimpin mereka untuk menunjukkan bahawa apabila bahan dibakar di dalam bekas terbuka, bahan itu meningkatkan beratnya; mungkin disebabkan oleh perubahan yang dialami oleh bahan itu sendiri.

Eksperimen Lavoiser mengenai pembakaran bahan-bahan dalam bekas dengan pengambilan udara terhad menunjukkan keuntungan dalam berat badan. Keputusan ini sesuai dengan yang diperoleh oleh Boyle.

Sumbangan Lavoisier

Bagaimanapun, kesimpulan Lavoisier berbeza. Dia berfikir bahawa semasa pembakaran sejumlah besar jisim dikeluarkan dari udara, yang akan menjelaskan peningkatan massa yang diamati dalam bahan-bahan yang tertakluk kepada pembakaran.

Lavoiser berpendapat bahawa jisim logam kekal malar semasa pembakaran, dan mengurangkan pembakaran dalam bekas bertutup bukan disebabkan oleh penurunan dalam flojisto (konsep usang), yang berkaitan intipati pengeluaran haba sepatutnya.

Lavoiser menyatakan bahawa penurunan yang diperhatikan disebabkan oleh penurunan kepekatan gas dalam bekas tertutup.

Bagaimanakah undang-undang ini digunakan dalam persamaan kimia?

Undang-undang pemuliharaan jisim adalah kepentingan transendental dalam stoikiometri, mentakrifkan kedua sebagai perhitungan hubungan kuantitatif antara reaktan dan produk yang hadir dalam tindak balas kimia.

Prinsip stoikiometri telah dibentangkan pada tahun 1792 oleh Yeremia Benjamin Richter (1762-1807), yang ditakrifkan sebagai sains yang mengukur nisbah atau nisbah jisim unsur-unsur kimia yang terlibat dalam tindak balas.

Dalam tindak balas kimia terdapat pengubahsuaian bahan-bahan yang campur tangan di dalamnya. Difahamkan bahawa reaktan atau reaktan digunakan untuk menghasilkan produk.

Semasa tindak balas kimia terdapat pecah ikatan antara atom, serta pembentukan ikatan baru; tetapi bilangan atom yang terlibat dalam tindak balas kekal tidak berubah. Inilah yang dikenali sebagai undang-undang pemuliharaan perkara.

Prinsip asas

Undang-undang ini membayangkan dua prinsip asas:

-Jumlah atom setiap jenis adalah sama dalam reaktan (sebelum reaksi) dan dalam produk (selepas tindak balas).

-Jumlah jumlah caj elektrik sebelum dan selepas reaksi tetap berterusan.

Ini kerana bilangan zat subatomik tetap berterusan. Zarah-zarah ini adalah neutron tanpa cas elektrik, proton dengan cas positif (+), dan elektron dengan cas negatif (-). Oleh itu, caj elektrik tidak berubah semasa reaksi.

Persamaan kimia

Setelah menyatakan di atas, apabila mewakili tindak balas kimia melalui persamaan (seperti gambar utama), prinsip asas harus dihormati. Persamaan kimia menggunakan simbol atau representasi unsur-unsur atau atom yang berbeza, dan bagaimana ia dikumpulkan dalam molekul sebelum atau selepas reaksi.

Persamaan berikut akan digunakan semula sebagai contoh:

A + B₂    => AB₂

Subskrip adalah nombor yang diletakkan di sebelah kanan elemen (B₂ dan AB₂) di bahagian bawahnya, menunjukkan bilangan atom unsur yang terdapat dalam molekul. Nombor ini tidak boleh diubah tanpa pengeluaran molekul baru, berbeza dengan yang asal.

Pekali stoikiometrik (1, dalam hal A dan seluruh spesies) adalah nombor yang diletakkan di bahagian kiri atom atau molekul, menunjukkan bilangan mereka yang terlibat dalam tindak balas.

Dalam persamaan kimia, jika tindak balas tidak dapat dipulihkan, satu anak panah tunggal ditempatkan, yang menunjukkan arah tindak balas. Sekiranya tindak balas itu boleh diterbalikkan, terdapat dua anak panah dalam arah yang bertentangan. Di sebelah kiri anak panah adalah reagen atau reaktan (A dan B₂), manakala di sebelah kanan adalah produk (AB₂).

Swing

Mengimbangi persamaan kimia adalah satu prosedur yang membolehkan untuk menyeimbangkan bilangan atom unsur-unsur kimia yang terdapat di dalam reaktan dengan produk.

Dalam erti kata lain, jumlah atom setiap elemen mestilah sama di sisi reaktan (sebelum anak panah) dan di sisi produk tindak balas (selepas anak panah).

Dikatakan bahawa apabila tindak balas seimbang, Undang-undang Tindakan Massa dihormati.

Oleh itu, adalah penting untuk mengimbangi jumlah atom dan caj elektrik di kedua-dua belah anak panah dalam persamaan kimia. Juga, jumlah massa reaktan mesti sama dengan jumlah jisim produk.

Bagi kes persamaan yang diwakili, ia sudah seimbang (bilangan sama A dan B di kedua-dua belah anak panah).

Eksperimen yang menunjukkan undang-undang

Pembakaran logam

Lavoiser, memerhatikan pembakaran logam seperti timah dan timah dalam bekas tertutup dengan pengambilan udara yang terhad, melihat bahawa logam ditutup dengan calcinate; dan juga, bahawa berat logam pada masa tertentu pemanasan adalah sama dengan awal.

Apabila peningkatan berat badan diperhatikan apabila membakar logam, Lavoiser berpendapat bahawa berat berlebihan yang diperhatikan dapat dijelaskan oleh jisim tertentu sesuatu yang diekstrak dari udara semasa pembakaran. Atas sebab ini jisim kekal malar.

Kesimpulan ini, yang boleh dipertimbangkan dengan asas saintifik yang lemah, tidak seperti itu, memandangkan pengetahuan Lavoiser mengenai kewujudan oksigen pada masa dia mengutip Undang-undangnya (1785).

Pelepasan oksigen

Oksigen ditemui oleh Carl Willhelm Scheele pada tahun 1772. Selepas itu, Joseph Priesley mendapatinya secara bebas, dan menerbitkan hasil penyelidikannya, tiga tahun sebelum Scheele menerbitkan hasilnya tentang gas yang sama..

Priesley memanaskan merkuri monoksida dan mengumpul gas yang menghasilkan peningkatan kecemerlangan nyalaan. Tambahan pula, memperkenalkan tikus ke dalam bekas dengan gas menjadikannya lebih aktif. Priesley memanggil gas defogistis ini.

Priesley menyampaikan pemerhatiannya kepada Antoine Lavoiser (1775), yang mengulangi eksperimennya menunjukkan bahawa gas berada di udara dan di dalam air. Lavoiser mengiktiraf gas sebagai elemen baru, memberikan nama oksigen.

Apabila Lavoisier digunakan sebagai hujah untuk menyatakan undang-undang, maka kelebihan diperhatikan dalam logam pembakaran besar-besaran adalah disebabkan oleh sesuatu yang diekstrak udara, fikir unsur oksigen yang menggabungkan dengan logam semasa incinaración.

Contoh (latihan praktikal)

Penguraian merkuri monoksida

Sekiranya 232.6 merkuri monoksida (HgO) dipanaskan, ia terurai menjadi merkuri (Hg) dan oksigen molekul (O₂). Berdasarkan undang-undang pemuliharaan wajaran massa dan atom: (Hg = 206.6 g / mol) dan (O = 16 g / mol), nyatakan jisim Hg dan O₂ yang terbentuk.

HgO => Hg + O₂

232.6 g 206.6 g 32 g

Pengiraan adalah sangat langsung, kerana tepat satu tahi HgO sedang diuraikan.

Pembakaran reben magnesium

Riben magnesium 1.2 g dibakar dalam bekas tertutup yang mengandungi 4 g oksigen. Selepas tindak balas, 3.2 g oksigen yang tidak bereaksi kekal. Berapa banyak oksida magnesium terbentuk??

Perkara pertama untuk dikira adalah jisim oksigen yang bertindak balas. Ini boleh dikira dengan mudah, dengan menggunakan penolakan:

Massa O₂ yang bertindak balas = jisim awal O₂ - jisim akhir O₂

(4 - 3.2) g O₂

0.8 g daripada O₂

Berdasarkan undang-undang pemuliharaan jisim, jisim MgO yang terbentuk boleh dikira.

Massa MgO = jisim Mg + jisim O

1.2 g + 0.8 g

2.0 g MgO

Kalsium hidroksida

Jisim 14 g kalsium oksida (CaO) bertindak balas dengan 3.6 g air (H₂O), yang telah dimakan sepenuhnya dalam reaksi untuk membentuk 14.8 g kalsium hidroksida, Ca (OH)₂:

Berapa banyak kalsium oksida bertindak balas untuk membentuk kalsium hidroksida?

Berapa banyak kalsium oksida yang tersisa?

Reaksi boleh dijelaskan melalui persamaan berikut:

CaO + H₂O => Ca (OH)₂

Persamaan seimbang. Oleh itu, mematuhi undang-undang pemuliharaan jisim.

Massa CaO yang terlibat dalam reaksi = jisim Ca (OH)₂ - H massa₂O

14.8 g - 3.6 g

11.2 g CaO

Oleh itu, CaO yang tidak bertindak balas (yang tersisa) dikira dengan menolak:

Massa CaO = baki massa dalam tindak balas - jisim yang campur tangan dalam tindak balas.

14 g CaO - 11.2 g CaO

2.8 g CaO

Tembaga oksida

Berapa banyak oksida tembaga (CuO) akan terbentuk apabila 11 g tembaga (Cu) sepenuhnya bertindak balas dengan oksigen (O₂)? Berapa banyak oksigen diperlukan dalam tindak balas?

Langkah pertama ialah mengimbangi persamaan. Persamaan seimbang adalah seperti berikut:

2Cu + O₂ => 2CuO

Persamaan seimbang, jadi ia mematuhi undang-undang pemuliharaan jisim.

Berat atom Cu ialah 63.5 g / mol, dan berat molekul CuO ialah 79.5 g / mol.

Ia adalah perlu untuk menentukan berapa banyak CuO terbentuk daripada pengoksidaan lengkap 11 g Cu:

CuO Mass = (11 g Cu) ∙ (1 mol Cu / 63.5 g Cu) ∙ (2 mol CuO / 2 mol Cu) ∙ (79.5 g CuO / mol CuO)

Jisim CuO berbentuk = 13.77 g

Oleh itu, perbezaan massa antara CuO dan Cu memberikan jumlah oksigen yang terlibat dalam reaksi:

Jisim oksigen = 13.77 g - 11 g

1.77 g O₂

Pembentukan natrium klorida

Jisim klorin (Cl₂) daripada 2.47 g telah bertindak balas dengan natrium yang mencukupi (Na) dan 3.82 g natrium klorida (NaCl) telah dibentuk. Berapa reaksi Na??

Persamaan seimbang:

2Na + Cl₂ => 2NaCl

Mengikut undang-undang pemuliharaan jisim:

Massa Na = jisim NaCl - jisim Cl₂

3.82 g - 2.47 g

1.35 g Na

Rujukan

1. Flores, J. Química (2002). Editorial Santillana.
2. Wikipedia. (2018). Undang-undang pemuliharaan perkara. Diperolehi daripada: en.wikipedia.org
3. Institut Politeknik Kebangsaan. (s.f.). Undang-undang pemuliharaan jisim. CGFIE. Diperolehi daripada: aev.cgfie.ipn.mx
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (18 Januari 2019). Undang-undang Pemuliharaan Massa. Diperolehi daripada: thoughtco.com
5. Shrestha B. (18 November 2018). Undang-undang pemuliharaan perkara. Chemistry FreeTexts. Diperolehi daripada: chem.libretexts.org