Das Gesetz der Erhaltung von Materie oder Masse Es ist eines, das feststellt, dass bei jeder chemischen Reaktion Materie weder erzeugt noch zerstört wird. Dieses Gesetz basiert auf der Tatsache, dass Atome bei dieser Art von Reaktion unteilbare Teilchen sind; während bei Kernreaktionen Atome fragmentieren, werden chemische Reaktionen nicht berücksichtigt.
Wenn die Atome nicht zerstört werden, muss bei der Reaktion eines Elements oder einer Verbindung die Anzahl der Atome vor und nach der Reaktion konstant gehalten werden. Dies führt zu einer konstanten Masse zwischen den beteiligten Reaktanten und Produkten.
Dies ist immer dann der Fall, wenn kein Leck vorliegt, das zu Materialverlust führt. Wenn der Reaktor jedoch hermetisch geschlossen ist, "verschwindet" kein Atom, und daher muss die geladene Masse gleich der Masse nach der Reaktion sein.
Wenn das Produkt andererseits fest ist, ist seine Masse gleich der Summe der Reaktanten, die an seiner Bildung beteiligt sind. Das gleiche gilt für flüssige oder gasförmige Produkte, es ist jedoch anfälliger für Fehler bei der Messung der resultierenden Massen..
Dieses Gesetz wurde aus Experimenten in den vergangenen Jahrhunderten geboren und durch die Beiträge verschiedener berühmter Chemiker wie Antoine Lavoisier gestärkt..
Betrachten Sie die Reaktion zwischen A und B.zwei AB bildenzwei (oberes Bild). Nach dem Gesetz der Erhaltung der Materie ist die Masse von ABzwei muss gleich der Summe der Massen von A und B seinzwei, beziehungsweise. Wenn also 37 g A mit 13 g B reagierenzwei, Produkt ABzwei muss 50g wiegen.
Daher ist in einer chemischen Gleichung die Masse der Reaktanten (A und B.zwei) muss immer gleich der Masse der Produkte sein (ABzwei).
Ein Beispiel, das dem gerade beschriebenen sehr ähnlich ist, ist die Bildung von Metalloxiden wie Rost oder Rost. Rost ist schwerer als Eisen (obwohl es nicht so scheint), da das Metall mit einer Sauerstoffmasse reagierte, um das Oxid zu erzeugen.
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Dieses Gesetz besagt, dass bei einer chemischen Reaktion die Masse der Reaktanten gleich der Masse der Produkte ist. Das Gesetz drückt sich aus in der Phrase "Materie wird weder geschaffen noch zerstört, alles wird transformiert", wie es von Julius Von Mayer (1814-1878) ausgesprochen wurde..
Das Gesetz wurde unabhängig von Mikhail Lamanosov im Jahr 1745 und von Antoine Lavoisier im Jahr 1785 entwickelt. Obwohl Lamanosovs Forschungsarbeiten zum Gesetz zur Erhaltung der Masse vor Lavoisier verfasst wurden, waren sie in Europa nicht dafür bekannt, in russischer Sprache verfasst zu sein.
Die 1676 von Robert Boyle durchgeführten Experimente führten sie dazu, darauf hinzuweisen, dass das Material an Gewicht zunahm, wenn ein Material in einem offenen Behälter verbrannt wurde; möglicherweise aufgrund einer Transformation, die das Material selbst erfährt.
Lavoisers Experimente zur Verbrennung von Materialien in Behältern mit begrenztem Lufteinlass zeigten eine Gewichtszunahme. Dieses Ergebnis stimmte mit dem von Boyle überein.
Lavoisiers Schlussfolgerung war jedoch anders. Er glaubte, dass während der Verbrennung eine Menge Masse aus der Luft extrahiert wurde, was die Zunahme der Masse erklären würde, die bei den verbrannten Materialien beobachtet wurde..
Lavoiser glaubte, dass die Masse der Metalle während der Verbrennung konstant blieb und dass die Abnahme der Verbrennung in geschlossenen Behältern nicht durch eine Abnahme eines losen (stillgelegten Konzepts) verursacht wurde, eine vermeintliche Essenz im Zusammenhang mit der Wärmeerzeugung..
Lavoiser wies darauf hin, dass die beobachtete Abnahme eher durch eine Abnahme der Konzentration der Gase in den geschlossenen Behältern verursacht wurde..
Das Gesetz der Massenerhaltung ist in der Stöchiometrie von transzendentaler Bedeutung, wobei letztere als Berechnung der quantitativen Beziehungen zwischen Reaktanten und Produkten definiert wird, die bei einer chemischen Reaktion vorhanden sind..
Die Prinzipien der Stöchiometrie wurden 1792 von Jeremías Benjamin Richter (1762-1807) formuliert, der sie als die Wissenschaft definierte, die die quantitativen Anteile oder Massenverhältnisse der chemischen Elemente misst, die an einer Reaktion beteiligt sind..
Bei einer chemischen Reaktion kommt es zu einer Modifikation der daran beteiligten Substanzen. Es wird beobachtet, dass die Reaktanten oder Reaktanten verbraucht werden, um die Produkte hervorzubringen.
Während der chemischen Reaktion kommt es zu Bindungsbrüchen zwischen den Atomen sowie zur Bildung neuer Bindungen. Die Anzahl der an der Reaktion beteiligten Atome bleibt jedoch unverändert. Dies ist das sogenannte Gesetz zur Erhaltung der Materie.
Dieses Gesetz impliziert zwei Grundprinzipien:
-Die Gesamtzahl der Atome jedes Typs ist in den Reaktanten (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 Teilchen sind Neutronen ohne elektrische Ladung, positiv geladene Protonen (+) und negativ geladene Elektronen (-). Die elektrische Ladung ändert sich also während einer Reaktion nicht.
Wenn jedoch eine chemische Reaktion durch eine Gleichung (wie die im Hauptbild) dargestellt wird, müssen die Grundprinzipien beachtet 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 erneut als Beispiel verwendet:
A + B.zwei => ABzwei
Der Index ist eine Zahl, die auf der rechten Seite der Elemente steht (B.zwei und ABzwei) in seinem unteren Teil, der die Anzahl der Atome eines in einem Molekül vorhandenen Elements angibt. Diese Zahl kann nicht geändert werden, ohne dass ein neues Molekül erzeugt wird, das sich vom ursprünglichen unterscheidet..
Der stöchiometrische Koeffizient (1 im Fall von A und dem Rest der Spezies) ist eine Zahl, die auf der linken Seite der Atome oder Moleküle platziert ist und die Anzahl der an einer Reaktion beteiligten Atome angibt.
Wenn in einer chemischen Gleichung die Reaktion irreversibel ist, wird ein einzelner Pfeil platziert, der die Richtung der Reaktion angibt. Wenn die Reaktion reversibel ist, gibt es zwei Pfeile in die entgegengesetzte Richtung. Links von den Pfeilen befinden sich die Reagenzien oder Reaktanten (A und B.zwei), während rechts die Produkte (ABzwei).
Das Ausbalancieren einer chemischen Gleichung ist ein Verfahren, das es ermöglicht, die Anzahl der Atome der in den Reaktanten vorhandenen chemischen Elemente mit denen der Produkte gleichzusetzen.
Mit anderen Worten, die Anzahl der Atome jedes Elements muss auf der Seite der Reaktanten (vor dem Pfeil) und auf der Seite der Reaktionsprodukte (nach dem Pfeil) gleich sein..
Es heißt, wenn eine Reaktion ausgeglichen ist, wird das Gesetz der Massenaktion eingehalten.
Daher ist es wichtig, die Anzahl der Atome und die elektrischen Ladungen auf beiden Seiten des Pfeils in einer chemischen Gleichung auszugleichen. Ebenso muss die Summe der Massen der Reaktanten gleich der Summe der Massen der Produkte sein.
Für den Fall der dargestellten Gleichung ist sie bereits ausgeglichen (gleiche Anzahl von A und B auf beiden Seiten des Pfeils).
Lavoiser beobachtete die Verbrennung von Metallen wie Blei und Zinn in geschlossenen Behältern mit begrenzter Luftzufuhr und stellte fest, dass die Metalle mit einer Kalzinierung bedeckt waren. und ferner, dass das Gewicht des Metalls zu einem gegebenen Zeitpunkt des Erhitzens gleich dem Anfangsgewicht war.
Da beim Verbrennen eines Metalls eine Gewichtszunahme beobachtet wird, war Lavoiser der Ansicht, dass das beobachtete Übergewicht durch eine bestimmte Masse von etwas erklärt werden könnte, das während der Verbrennung aus der Luft entfernt wird. Aus diesem Grund blieb die Masse konstant.
Diese Schlussfolgerung, die mit einer nicht soliden wissenschaftlichen Grundlage betrachtet werden könnte, ist keine solche, wenn man das Wissen berücksichtigt, das Lavoiser über die Existenz von Sauerstoff zum Zeitpunkt der Verkündung seines Gesetzes hatte (1785)..
Sauerstoff wurde 1772 von Carl Willhelm Scheele entdeckt. Später entdeckte Joseph Priesley ihn unabhängig und veröffentlichte die Ergebnisse seiner Forschung, drei Jahre bevor Scheele seine Ergebnisse auf demselben Gas veröffentlichte..
Priesley erhitzte Quecksilbermonoxid und sammelte ein Gas, das die Helligkeit der Flamme erhöhte. Wenn die Mäuse mit dem Gas in einen Behälter gegeben wurden, wurden sie außerdem aktiver. Priesley nannte dieses dephlogistische Gas.
Priesley berichtete über seine Beobachtungen an Antoine Lavoiser (1775), der seine Experimente wiederholte und zeigte, dass Gas in Luft und Wasser gefunden wurde. Lavoiser erkannte Gas als neues Element und nannte es Sauerstoff.
Als Lavoisier als Argument für sein Gesetz verwendete, dass die bei der Verbrennung von Metallen beobachtete überschüssige Masse auf etwas zurückzuführen sei, das der Luft entzogen wurde, dachte er an Sauerstoff, ein Element, das sich während der Verbrennung mit Metallen verbindet.
Wenn 232,6 Quecksilbermonoxid (HgO) erhitzt werden, zersetzt es sich in Quecksilber (Hg) und molekularen Sauerstoff (O.zwei). Geben Sie auf der Grundlage des Massenerhaltungsgesetzes und der Atomgewichte (Hg = 206,6 g / mol) und (O = 16 g / mol) die Masse von Hg und O anzwei das wird gebildet.
HgO => Hg + O.zwei
232,6 g 206,6 g 32 g
Die Berechnungen sind sehr einfach, da genau ein Mol HgO zersetzt wird.
Ein 1,2 g Magnesiumband wurde in einem geschlossenen Behälter mit 4 g Sauerstoff verbrannt. Nach der Reaktion blieben 3,2 g nicht umgesetzter Sauerstoff zurück. Wie viel Magnesiumoxid wurde gebildet?
Das erste, was berechnet werden muss, ist die Sauerstoffmasse, die reagiert hat. Dies kann leicht mit einer Subtraktion berechnet werden:
Masse von O.zwei das reagierte = Anfangsmasse von O.zwei - Endmasse von O.zwei
(4 - 3,2) g O.zwei
0,8 g O.zwei
Basierend auf dem Gesetz der Massenerhaltung kann die Masse des gebildeten MgO berechnet werden.
Masse von MgO = Masse von Mg + Masse von O.
1,2 g + 0,8 g
2,0 g MgO
Eine Masse von 14 g Calciumoxid (CaO) reagierte mit 3,6 g Wasser (H.zweiO), das bei der Reaktion vollständig verbraucht wurde, um 14,8 g Calciumhydroxid, Ca (OH), zu bilden.zwei::
Wie viel Calciumoxid reagierte, um Calciumhydroxid zu bilden??
Wie viel Calciumoxid war noch übrig??
Die Reaktion kann durch die folgende Gleichung umrissen werden:
CaO + H.zweiO => Ca (OH)zwei
Die Gleichung ist ausgeglichen. Daher entspricht es dem Gesetz der Massenerhaltung.
An der Reaktion beteiligte Masse an CaO = Masse an Ca (OH)zwei - Masse von H.zweiODER
14,8 g - 3,6 g
11,2 g CaO
Daher wird das CaO, das nicht reagiert hat (das übrig gebliebene), durch Subtraktion berechnet:
Masse des überschüssigen CaO = in der Reaktion vorhandene Masse - Masse, die an der Reaktion teilgenommen hat.
14 g CaO - 11,2 g CaO
2,8 g CaO
Wie viel Kupferoxid (CuO) entsteht, wenn 11 g Kupfer (Cu) vollständig mit Sauerstoff (O) reagierenzwei)? Wie viel Sauerstoff wird für die Reaktion benötigt??
Der erste Schritt besteht darin, die Gleichung auszugleichen. Die ausgeglichene Gleichung lautet wie folgt:
2Cu + O.zwei => 2CuO
Die Gleichung ist ausgeglichen und entspricht dem Gesetz der Massenerhaltung.
Das Atomgewicht von Cu beträgt 63,5 g / mol und das Molekulargewicht von CuO beträgt 79,5 g / mol..
Es ist zu bestimmen, wie viel CuO aus der vollständigen Oxidation der 11 g Cu gebildet wird:
CuO-Masse = (11 g Cu) ∙ (1 Mol Cu / 63,5 g Cu) ∙ (2 Mol CuO / 2 Mol Cu) ∙ (79,5 g CuO / Mol CuO)
Masse des gebildeten CuO = 13,77 g
Daher gibt der Unterschied in den Massen zwischen CuO und Cu die Menge an Sauerstoff an, die an der Reaktion beteiligt ist:
Sauerstoffmasse = 13,77 g - 11 g
1,77 g O.zwei
Eine Masse Chlor (Clzwei) von 2,47 g wurde mit ausreichend Natrium (Na) umgesetzt und 3,82 g Natriumchlorid (NaCl) wurden gebildet. Wie viel Na reagierte?
Ausgeglichene Gleichung:
2Na + Clzwei => 2NaCl
Nach dem Gesetz der Massenerhaltung:
Masse von Na = Masse von NaCl - Masse Clzwei
3,82 g - 2,47 g
1,35 g Na
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