Il legge di conservazione della materia o della massa È uno che stabilisce che in qualsiasi reazione chimica, la materia non viene né creata né distrutta. Questa legge si basa sul fatto che gli atomi sono particelle indivisibili in questo tipo di reazione; mentre nelle reazioni nucleari gli atomi si frammentano, motivo per cui le reazioni chimiche non vengono prese in considerazione.
Se gli atomi non vengono distrutti, quando un elemento o un composto reagisce, il numero di atomi prima e dopo la reazione deve essere mantenuto costante; che si traduce in una quantità di massa costante tra reagenti e prodotti coinvolti.
Questo è sempre il caso se non ci sono perdite che causano la perdita di materiale; ma se il reattore è ermeticamente chiuso, nessun atomo "scompare", e quindi la massa caricata deve essere uguale alla massa dopo la reazione.
Se il prodotto è solido, invece, la sua massa sarà uguale alla somma dei reagenti coinvolti nella sua formazione. Lo stesso accade con i prodotti liquidi o gassosi, ma è più incline a commettere errori durante la misurazione delle loro masse risultanti..
Questa legge è nata da esperimenti nei secoli passati, rafforzata dai contributi di vari famosi chimici, come Antoine Lavoisier..
Considera la reazione tra A e BDue per formare ABDue (immagine in alto). Secondo la legge di conservazione della materia, la massa di ABDue deve essere uguale alla somma delle masse di A e BDue, rispettivamente. Quindi se 37 g di A reagiscono con 13 g di BDue, prodotto ABDue deve pesare 50 g.
Pertanto, in un'equazione chimica, la massa dei reagenti (A e BDue) deve essere sempre uguale alla massa dei prodotti (ABDue).
Un esempio molto simile a quello appena descritto è quello della formazione di ossidi metallici, come ruggine o ruggine. La ruggine è più pesante del ferro (anche se potrebbe non sembrare) poiché il metallo ha reagito con una massa di ossigeno per generare l'ossido.
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Questa legge afferma che in una reazione chimica la massa dei reagenti è uguale alla massa dei prodotti. La legge si esprime nella frase "la materia non si crea né si distrugge, tutto si trasforma", come enunciato da Julius Von Mayer (1814-1878).
La legge è stata sviluppata indipendentemente da Mikhail Lamanosov, nel 1745, e da Antoine Lavoisier nel 1785. Sebbene le ricerche di Lamanosov sulla Legge di conservazione della massa siano precedenti a quelle di Lavoisier, non erano conosciute in Europa..
Gli esperimenti condotti nel 1676 da Robert Boyle li portarono a sottolineare che quando un materiale veniva incenerito in un contenitore aperto, il materiale aumentava di peso; forse a causa di una trasformazione vissuta dal materiale stesso.
Gli esperimenti di Lavoiser sull'incenerimento di materiali in contenitori con presa d'aria limitata hanno mostrato un aumento di peso. Questo risultato era in accordo con quello ottenuto da Boyle.
Tuttavia, la conclusione di Lavoisier era diversa. Pensava che durante l'incenerimento si estraesse dall'aria una quantità di massa, il che spiegherebbe l'aumento di massa che si osservava nei materiali sottoposti ad incenerimento..
Lavoiser pensava che la massa dei metalli rimanesse costante durante l'incenerimento, e che la diminuzione dell'incenerimento in contenitori chiusi non fosse causata da una diminuzione di un sciolto (concetto in disuso), una presunta essenza legata alla produzione di calore..
Lavoiser ha sottolineato che la diminuzione osservata è stata causata, piuttosto, da una diminuzione della concentrazione dei gas nei contenitori chiusi..
La legge di conservazione della massa è di importanza trascendentale nella stechiometria, essendo quest'ultima definita come il calcolo delle relazioni quantitative tra reagenti e prodotti presenti in una reazione chimica..
I principi della stechiometria furono enunciati nel 1792 da Jeremías Benjamin Richter (1762-1807), che la definì come la scienza che misura le proporzioni quantitative o relazioni di massa degli elementi chimici coinvolti in una reazione..
In una reazione chimica c'è una modificazione delle sostanze che vi prendono parte. Si osserva che i reagenti o i reagenti vengono consumati per originare i prodotti.
Durante la reazione chimica si verificano rotture di legami tra gli atomi, così come la formazione di nuovi legami; ma il numero di atomi coinvolti nella reazione rimane invariato. Questa è la cosiddetta legge di conservazione della materia.
Questa legge implica due principi fondamentali:
-Il numero totale di atomi di ogni tipo è uguale 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 caricati positivamente (+) ed elettroni caricati negativamente (-). Quindi la carica elettrica non cambia durante una reazione.
Detto quanto sopra, quando si rappresenta una reazione chimica tramite un'equazione (come quella nell'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 utilizzata di nuovo come esempio:
A + BDue => ABDue
Il pedice è un numero che si trova a destra degli elementi (BDue e ABDue) nella sua parte inferiore, 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 da quella originale..
Il coefficiente stechiometrico (1, nel caso di A e del resto delle specie) è un numero che è posto a sinistra degli atomi o delle molecole, indicativo del numero di essi coinvolti in una reazione.
In un'equazione chimica, se la reazione è irreversibile, viene posizionata una singola freccia, che indica la direzione della reazione. Se la reazione è reversibile, ci sono due frecce nella direzione opposta. A sinistra delle frecce ci sono i reagenti o reagenti (A e BDue), mentre a destra i prodotti (ABDue).
Bilanciare un'equazione chimica è una procedura che permette di eguagliare il numero di atomi degli elementi chimici presenti nei reagenti con quelli dei prodotti.
In altre parole, il numero di atomi di ogni 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 equilibrata, la Legge dell'Azione di Massa viene rispettata.
Pertanto, è essenziale bilanciare il numero di atomi e le 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.
Per il caso dell'equazione rappresentata, è già bilanciata (numero uguale di A e B su entrambi i lati della freccia).
Lavoiser, osservando l'incenerimento di metalli quali piombo e stagno in contenitori chiusi con un limitato apporto d'aria, notò che i metalli erano ricoperti da una calcinazione; e inoltre, che il peso del metallo in un dato momento di riscaldamento era uguale a quello iniziale.
Poiché si osserva un aumento di peso durante l'incenerimento di un metallo, Lavoiser ha pensato che l'eccesso di peso osservato potesse essere spiegato da una certa massa di qualcosa che viene rimossa dall'aria durante l'incenerimento. Per questo motivo la massa è rimasta costante.
Questa conclusione, che potrebbe essere considerata con una base scientifica malsana, non è tale, tenendo conto della conoscenza che Lavoiser aveva dell'esistenza dell'ossigeno al momento in cui enunciò la sua Legge (1785).
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 aumentato la luminosità della fiamma. Inoltre, quando i topi sono stati posti in un contenitore con il gas, sono diventati più attivi. Priesley ha chiamato questo gas deflogistico.
Priesley riferì le sue osservazioni ad Antoine Lavoiser (1775), che ripeté i suoi esperimenti dimostrando che il gas si trovava nell'aria e nell'acqua. Lavoiser ha riconosciuto il gas come un nuovo elemento, chiamandolo ossigeno.
Quando Lavoisier usava come argomento per affermare la sua legge, che la massa in eccesso osservata nell'incenerimento dei metalli era dovuta a qualcosa che veniva estratto dall'aria, stava pensando all'ossigeno, un elemento che si combina con i metalli durante l'incenerimento.
Se 232,6 di monossido di mercurio (HgO) viene riscaldato, si decompone in mercurio (Hg) e ossigeno molecolare (ODue). In base alla legge di conservazione della massa e dei pesi atomici: (Hg = 206,6 g / mol) e (O = 16 g / mol), dichiarare la massa di Hg e ODue che si forma.
HgO => Hg + ODue
232,6 g 206,6 g 32 g
I calcoli sono molto semplici, poiché viene decomposta esattamente una mole di HgO.
Un nastro di magnesio da 1,2 g è stato incenerito in un contenitore chiuso contenente 4 g di ossigeno. Dopo la reazione, sono rimasti 3,2 g di ossigeno non reagito. Quanto ossido di magnesio si è formato?
La prima cosa da calcolare è la massa di ossigeno che ha reagito. Questo può essere facilmente calcolato, utilizzando una sottrazione:
Messa di ODue che ha reagito = massa iniziale di ODue - massa finale di ODue
(4 - 3.2) g ODue
0,8 g ODue
In base alla legge di conservazione della massa, è possibile calcolare la massa di MgO formata.
Massa di MgO = massa di Mg + massa di O
1,2 g + 0,8 g
2,0 g MgO
Una massa di 14 g di ossido di calcio (CaO) ha reagito con 3,6 g di acqua (H.DueO), che è stato completamente consumato nella reazione per formare 14,8 g di idrossido di calcio, Ca (OH)Due:
Quanto ossido di calcio ha reagito per formare idrossido di calcio?
Quanto ossido di calcio è rimasto?
La reazione può essere delineata dalla seguente equazione:
CaO + HDueO => Ca (OH)Due
L'equazione è equilibrata. Pertanto è conforme alla legge di conservazione della massa.
Massa di CaO coinvolta nella reazione = massa di Ca (OH)Due - massa di HDueO
14,8 g - 3,6 g
11,2 g CaO
Pertanto, il CaO che non ha reagito (quello che è rimasto) viene calcolato facendo una sottrazione:
Massa di CaO in eccesso = massa presente nella reazione - massa che ha preso parte alla reazione.
14 g CaO - 11,2 g CaO
2,8 g CaO
Quanto ossido di rame (CuO) si formerà quando 11 g di rame (Cu) reagiranno completamente con l'ossigeno (ODue)? Quanto ossigeno è necessario nella reazione?
Il primo passo è bilanciare l'equazione. L'equazione bilanciata è la seguente:
2Cu + ODue => 2CuO
L'equazione è equilibrata, quindi è conforme alla legge di conservazione della massa.
Il peso atomico di Cu è 63,5 g / mol e il peso molecolare di CuO è 79,5 g / mol..
È necessario determinare quanto CuO si forma dalla completa ossidazione degli 11 g di Cu:
Massa CuO = (11 g Cu) ∙ (1mol Cu / 63,5 g Cu) ∙ (2 mol CuO / 2mol Cu) ∙ (79,5 g CuO / mol CuO)
Massa di CuO formata = 13,77 g
Pertanto, la differenza nelle masse tra CuO e Cu dà la quantità di ossigeno coinvolto nella reazione:
Massa di ossigeno = 13,77 g - 11 g
1,77 g ODue
Una massa di cloro (clDue) di 2,47 g è stato fatto reagire con sufficiente sodio (Na) e si sono formati 3,82 g di cloruro di sodio (NaCl). Quanto Na ha reagito?
Equazione bilanciata:
2Na + ClDue => 2 NaCl
Secondo la legge di conservazione della massa:
Massa di Na = massa di NaCl - massa ClDue
3,82 g - 2,47 g
1,35 g Na
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