BATAS NG PAG-IINGAT SA BAGAY: MGA EKSPERIMENTO AT HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2024

Ang batas ng pag-iingat ng bagay o masa ay isa na nagtatatag na sa anumang reaksyon ng kemikal, ang bagay ay hindi nilikha o nawasak. Ang batas na ito ay batay sa katotohanan na ang mga atom ay hindi mahahati na mga particle sa ganitong uri ng reaksyon; habang sa mga reaksyong nukleyar ang mga atomo ay nagkalat, na kung saan ay hindi sila itinuturing na mga reaksyon ng kemikal.

Kung ang mga atomo ay hindi nawasak, pagkatapos kapag ang isang elemento o tambalang reaksyon, ang bilang ng mga atomo bago at pagkatapos ng reaksyon ay dapat panatilihing palagi; na isinasalin sa isang palaging dami ng masa sa pagitan ng mga reaksyon at mga kasangkot na produkto.

Reaksyon ng kemikal sa pagitan ng A at B2. Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Ito ay palaging nangyayari kung walang tumagas na nagdudulot ng pagkawala ng materyal; ngunit kung ang reaktor ay hermetically sarado, walang atom na "nawawala", at samakatuwid ang sisingilin na masa ay dapat na katumbas ng masa pagkatapos ng reaksyon.

Kung ang produkto ay solid, sa kabilang banda, ang masa nito ay magiging katumbas ng kabuuan ng mga reaksyon na kasangkot para sa pagbuo nito. Ang parehong nangyayari sa mga likido o gas na mga produkto, ngunit mas madaling kapitan ang paggawa ng mga pagkakamali kapag sinusukat ang kanilang nagreresultang masa.

Ang batas na ito ay ipinanganak mula sa mga eksperimento sa mga nakaraang siglo, pinalakas ng mga kontribusyon ng iba't ibang mga sikat na chemists, tulad ng Antoine Lavoisier.

Isaalang-alang ang reaksyon sa pagitan ng A at B ₂ upang mabuo ang AB ₂ (tuktok na imahe). Ayon sa batas ng pag-iingat ng bagay, ang masa ng AB _{2 ay} dapat na katumbas ng kabuuan ng masa ng A at B ₂ , ayon sa pagkakabanggit. Kaya kung ang 37g ng A react na may 13g ng B ₂ , ang produktong AB _{2 ay} dapat timbangin 50g.

Samakatuwid, sa isang equation ng kemikal, ang masa ng mga reaksyon (A at B ₂ ) ay dapat palaging pantay-pantay sa masa ng mga produkto (AB ₂ ).

Ang isang halimbawa na katulad ng isa lamang na inilarawan ay ang pagbuo ng mga metal na oksido, tulad ng kalawang o kalawang. Ang kalawang ay mas mabigat kaysa sa bakal (kahit na hindi ito mukhang) dahil ang reaksiyon ng metal na may isang masa ng oxygen upang makabuo ng oxide.

Ano ang batas ng pag-iingat ng bagay o masa?

Ang batas na ito ay nagsasaad na sa isang reaksyong kemikal ang masa ng mga reaksyon ay katumbas ng masa ng mga produkto. Ang batas ay ipinahayag sa pariralang "ang bagay ay hindi nilikha o nawasak, lahat ay nagbabago", dahil ito ay binigkas ni Julius Von Mayer (1814-1878).

Ang batas ay malaya na binuo ni Mikhail Lamanosov, noong 1745, at ni Antoine Lavoisier noong 1785. Bagaman ang pananaliksik ni Lamanosov sa Batas ng Konserbasyon ng Mass predate ni Lavoisier, hindi sila kilala sa Europa. para sa nakasulat sa wikang Ruso.

Ang mga eksperimento na isinagawa noong 1676 ni Robert Boyle ay humantong sa kanila na ituro na kapag ang isang materyal ay nasusunog sa isang bukas na lalagyan, ang materyal ay tumaas ng timbang; marahil dahil sa isang pagbabagong-anyo na naranasan ng materyal mismo.

Ang mga eksperimento ni Lavoiser sa mga materyales sa pagluluto sa mga lalagyan na may limitadong paggamit ng hangin ay nagpakita ng pagtaas ng timbang. Ang resulta na ito ay sang-ayon sa nakuha ni Boyle.

Kontribusyon ni Lavoisier

Gayunpaman, iba ang konklusyon ni Lavoisier. Naisip niya na sa panahon ng pagkasunog isang dami ng masa ay nakuha mula sa himpapawid, na ipapaliwanag ang pagtaas ng masa na na-obserbahan sa mga materyales na napapailalim sa pagkasunog.

Naniniwala si Lavoiser na ang masa ng mga metal ay nanatiling pare-pareho sa panahon ng pagkasunog, at na ang pagbawas ng pagsunog sa mga saradong lalagyan ay hindi sanhi ng pagbawas sa isang maluwag (disused konsepto), isang dapat na kakanyahan na nauugnay sa paggawa ng init.

Sinabi ni Lavoiser na ang sinusunod na pagbawas ay sanhi, sa halip, sa isang pagbawas sa konsentrasyon ng mga gas sa mga saradong lalagyan.

Paano inilalapat ang batas na ito sa isang equation ng kemikal?

Ang batas ng pag-iingat ng masa ay ang kahalagahan ng transcendental sa stoichiometry, ang huli ay tinukoy bilang ang pagkalkula ng dami ng mga relasyon sa pagitan ng mga reaksyon at mga produkto na naroroon sa isang reaksyon ng kemikal.

Ang mga prinsipyo ng stoichiometry ay binigo noong 1792 ni Jeremías Benjamin Richter (1762-1807), na tinukoy ito bilang agham na sumusukat sa dami ng mga sukat o mga relasyon sa masa ng mga elemento ng kemikal na kasangkot sa isang reaksyon.

Sa isang reaksyong kemikal mayroong isang pagbabago ng mga sangkap na nakikibahagi dito. Napansin na ang mga reaktor o reaksyon ay natupok upang magmula sa mga produkto.

Sa panahon ng reaksyon ng kemikal ay may mga break ng mga bono sa pagitan ng mga atomo, pati na rin ang pagbuo ng mga bagong bono; ngunit ang bilang ng mga atomo na kasangkot sa reaksyon ay nananatiling hindi nagbabago. Ito ang kilala bilang batas ng pag-iingat sa bagay.

Mga pangunahing prinsipyo

Ang Batas na ito ay nagpapahiwatig ng dalawang pangunahing mga prinsipyo:

-Ang kabuuang bilang ng mga atom ng bawat uri ay pareho sa mga reaksyon (bago ang reaksyon) at sa mga produkto (pagkatapos ng reaksyon).

-Ang kabuuan ng mga singil ng kuryente bago at pagkatapos ng reaksyon ay nananatiling pare-pareho.

Ito ay dahil ang bilang ng mga subatomic particle ay nananatiling pare-pareho. Ang mga partikulo na ito ay mga neutron na walang singil na de-koryenteng, positibong sisingilin ng mga proton (+), at negatibong sisingilin ng mga elektron (-). Kaya ang de-koryenteng singil ay hindi nagbabago sa panahon ng isang reaksyon.

Equation ng kemikal

Ang sinabi ng nasa itaas, kapag kumakatawan sa isang reaksyon ng kemikal gamit ang isang equation (tulad ng sa pangunahing larawan), dapat igalang ang mga pangunahing prinsipyo. Ang equation ng kemikal ay gumagamit ng mga simbolo o representasyon ng iba't ibang mga elemento o atomo, at kung paano sila pinagsama-sama sa mga molekula bago o pagkatapos ng reaksyon.

Ang sumusunod na equation ay gagamitin muli bilang isang halimbawa:

A + B ₂ => AB ₂

Ang subskripsyon ay isang bilang na nakalagay sa kanang bahagi ng mga elemento (B ₂ at AB ₂ ) sa ilalim, na nagpapahiwatig ng bilang ng mga atomo ng isang elemento na naroroon sa isang molekula. Ang bilang na ito ay hindi mababago nang walang paggawa ng isang bagong molekula, naiiba sa orihinal.

Ang koepisyentong stoichiometric (1, sa kaso ng A at ang natitirang mga species) ay isang bilang na inilalagay sa kaliwang bahagi ng mga atom o molekula, na nagpapahiwatig ng bilang ng mga ito na kasangkot sa isang reaksyon.

Sa isang equation ng kemikal, kung ang reaksyon ay hindi maibabalik, ang isang solong arrow ay inilalagay, na nagpapahiwatig ng direksyon ng reaksyon. Kung ang reaksyon ay mababalik, mayroong dalawang arrow sa kabaligtaran. Sa kaliwa ng mga arrow ay ang mga reagents o reaksyon (A at B ₂ ), habang sa kanan ay ang mga produkto (AB ₂ ).

Pag-ugoy

Ang pagbalanse ng isang equation ng kemikal ay isang pamamaraan na ginagawang posible na katumbas ng bilang ng mga atomo ng mga elemento ng kemikal na naroroon sa mga reaktor kasama ng mga produkto.

Sa madaling salita, ang bilang ng mga atomo ng bawat elemento ay dapat na pantay-pantay sa panig ng mga reaksyon (bago ang arrow) at sa panig ng mga reaksyon ng produkto (pagkatapos ng arrow).

Sinasabing kapag balanse ang isang reaksyon, iginagalang ang Batas ng Mass Action.

Samakatuwid, mahalagang balansehin ang bilang ng mga atoms at ang mga singil ng kuryente sa magkabilang panig ng arrow sa isang equation ng kemikal. Gayundin, ang kabuuan ng masa ng mga reaksyon ay dapat na katumbas ng kabuuan ng masa ng mga produkto.

Para sa kaso ng kinatawan na equation, ito ay balanseng (pantay na bilang ng A at B sa magkabilang panig ng arrow).

Mga eksperimento na nagpapatunay ng batas

Pagsunog ng metal

Ang Lavoiser, na pinagmamasdan ang pagsunog ng mga metal tulad ng tingga at lata sa mga saradong lalagyan na may isang limitadong paggamit ng hangin, napansin na ang mga metal ay natatakpan ng isang pagkalkula; at bukod dito, na ang bigat ng metal sa isang naibigay na oras ng pag-init ay katumbas ng paunang.

Bilang isang pagtaas ng timbang ay sinusunod kapag ang pagluluto ng isang metal, naisip ni Lavoiser na ang sinusunod na labis na timbang ay maaaring maipaliwanag ng isang tiyak na masa ng isang bagay na tinanggal mula sa hangin sa panahon ng pagkasunog. Para sa kadahilanang ito ay nanatiling patuloy ang masa.

Ang konklusyon na ito, na maaaring isaalang-alang sa isang hindi batayang pang-agham na batayan, ay hindi ganoon, na isinasaalang-alang ang kaalaman na mayroon si Lavoiser tungkol sa pagkakaroon ng oxygen sa oras na binanggit niya ang kanyang Batas (1785).

Paglabas ng oxygen

Ang Oxygen ay natuklasan ni Carl Willhelm Scheele noong 1772. Nang maglaon, natuklasan ito ni Joseph Priesley nang nakapag-iisa, at inilathala ang mga resulta ng kanyang pananaliksik, tatlong taon bago inilathala ni Scheele ang kanyang mga resulta sa parehong gas.

Pinainit ni Priesley ang mercury monoxide at nakolekta ng isang gas na nadagdagan ang ningning ng siga. Bilang karagdagan, kapag ang mga daga ay inilagay sa isang lalagyan na may gas, naging mas aktibo sila. Tinawag ni Priesley ang gas dephlogistized na ito.

Iniulat ni Priesley ang kanyang mga obserbasyon kay Antoine Lavoiser (1775), na inulit ang kanyang mga eksperimento na nagpapakita na ang gas ay natagpuan sa hangin at tubig. Kinilala ng gasolina si Lavoiser bilang isang bagong elemento, na pinangalanan itong oxygen.

Nang ginamit ni Lavoisier bilang isang argumento upang ipahayag ang kanyang batas, na ang labis na masa na naobserbahan sa pagsunog ng mga metal ay dahil sa isang bagay na nakuha mula sa himpapawid, nag-iisip siya ng oxygen, isang elemento na pinagsasama sa mga metal sa panahon ng pagkasunog.

Mga halimbawa (praktikal na ehersisyo)

Ang agnas monokidiko agnas

Kung ang 232.6 ng mercury monoxide (HgO) ay pinainit, ito ay nabulok sa mercury (Hg) at molekular na oxygen (O ₂ ). Batay sa batas ng pag-iingat ng masa at ang mga timbang ng atom: (Hg = 206.6 g / mol) at (O = 16 g / mol), ipahayag ang masa ng Hg at O ₂ na nabuo.

HgO => Hg + O ₂

232.6 g 206.6 g 32 g

Ang mga kalkulasyon ay napaka diretso, dahil eksaktong isang nunal ng HgO ay nabubulok.

Ang pagsunog ng isang magnesiyong sinturon

Ang pagkasunog ng laso ng magnesiyo. Pinagmulan: Capt. John Yossarian, mula sa Wikimedia Commons

Isang 1.2 g magnesium ribbon ay na-incinerated sa isang saradong lalagyan na naglalaman ng 4 g ng oxygen. Matapos ang reaksyon, nanatili ang 3.2 g ng hindi nabagong oxygen. Gaano karaming magnesium oxide ang nabuo?

Ang unang bagay upang makalkula ay ang masa ng oxygen na umepekto. Madali itong kalkulahin, gamit ang isang pagbabawas:

Mass ng O ₂ na nag-reaksyon = paunang misa ng O ₂ - panghuling masa ng O ₂

(4 - 3.2) g O ₂

0.8 g O ₂

Batay sa batas ng pag-iingat ng masa, maaaring mabilang ang masa ng nabuo na MgO.

Mass ng MgO = misa ng Mg + mass ng O

1.2 g + 0.8 g

2.0 g MgO

Kaltsyum haydroksayd

Ang isang masa ng 14 g ng calcium oxide (CaO) ay umepekto sa 3.6 g ng tubig (H ₂ O), na ganap na natupok sa reaksyon upang mabuo ang 14.8 g ng calcium hydroxide, Ca (OH) ₂ :

Gaano karami ang calcium oxide na gumanti upang makabuo ng calcium hydroxide?

Gaano karaming calcium oxide ang naiwan?

Ang reaksyon ay maaaring balangkas ng mga sumusunod na equation:

CaO + H ₂ O => Ca (OH) ₂

Balanse ang equation. Samakatuwid sumusunod ito sa batas ng pag-iingat ng masa.

Mass ng CaO na kasangkot sa reaksyon = misa ng Ca (OH) ₂ - misa ng H ₂ O

14.8 g - 3.6 g

11.2 g CaO

Samakatuwid, ang CaO na hindi gumanti (ang labis) ay kinakalkula sa pamamagitan ng pagbabawas:

Mass ng labis na CaO = masa na naroroon sa reaksyon - masa na nakibahagi sa reaksyon.

14 g CaO - 11.2 g CaO

2.8 g CaO

Copper oxide

Gaano karaming tanso oxide (CuO) ang mabubuo kapag ang 11 g ng tanso (Cu) ay ganap na gumanti sa oxygen (O ₂ )? Gaano karaming oxygen ang kinakailangan sa reaksyon?

Ang unang hakbang ay ang balansehin ang equation. Ang balanseng equation ay ang mga sumusunod:

2Cu + O ₂ => 2CuO

Ang equation ay balanse, kaya sumunod ito sa batas ng pag-iingat ng masa.

Ang bigat ng atom ng Cu ay 63.5 g / mol, at ang molekular na bigat ng CuO ay 79.5 g / mol.

Kinakailangan upang matukoy kung magkano ang nabuo sa CuO mula sa kumpletong oksihenasyon ng 11 g ng Cu:

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

Nabuo ang Misa ng CuO = 13.77 g

Samakatuwid, ang pagkakaiba sa masa sa pagitan ng CuO at Cu ay nagbibigay ng dami ng oxygen na kasangkot sa reaksyon:

Mass ng oxygen = 13.77 g - 11 g

1.77 g O ₂

Pagbubuo ng sodium klorido

Ang isang masa ng klorin (Cl ₂ ) ng 2.47 g ay nag-reaksyon na may sapat na sodium (Na) at 3.82 g ng sodium chloride (NaCl) ay nabuo. Gaano karami ang reaksyon ni Na?

Balanse na equation:

2Na + Cl ₂ => 2NaCl

Ayon sa batas ng pag-iingat ng misa:

Mass ng Na = mass ng NaCl - mass Cl ₂

3.82 g - 2.47 g

1.35 g Na

Mga Sanggunian

1. Flores, J. Química (2002). Editoryal Santillana.
2. Wikipedia. (2018). Batas ng pag-iingat ng bagay. Nabawi mula sa: es.wikipedia.org
3. National Polytechnic Institute. (sf). Batas ng pag-iingat ng masa. CGFIE. Nabawi mula sa: aev.cgfie.ipn.mx
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Enero 18, 2019). Batas ng Pag-iingat ng Misa. Nabawi mula sa: thoughtco.com
5. Shrestha B. (Nobyembre 18, 2018). Ang batas ng pag-iingat ng bagay. Chemistry LibreTexts. Nabawi mula sa: chem.libretexts.org