Come risolvere problemi relativi alla legge di conservazione della massa Mass

La Legge di Conservazione della Massa ha rivoluzionato lo studio della chimica ed è uno dei suoi principi più importanti. Sebbene scoperta da più ricercatori, la sua formulazione è spesso attribuita allo scienziato francese Antoine Lavoisier e talvolta prende il nome da lui. La legge è semplice: gli atomi in un sistema chiuso non possono essere né creati né distrutti. In una reazione o in una serie di reazioni, la massa totale dei reagenti deve essere uguale alla massa totale dei prodotti. In termini di massa, la freccia in un'equazione di reazione diventa un segno di uguale, il che è di grande aiuto quando si tratta di tenere traccia delle quantità di composti in una reazione complessa.

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

Il bilanciamento delle equazioni chimiche riconosce che entrambi i lati dell'equazione devono contenere lo stesso numero di atomi di ciascun elemento, quindi è un modo per risolvere la conservazione della massa. Puoi anche usare la conservazione della massa per trovare le masse dei soluti in una soluzione.

Nessuna materia può entrare o uscire da un sistema chiuso, ma l'energia può passare liberamente. La temperatura all'interno di un sistema chiuso può cambiare e un sistema chiuso può essere irradiato da raggi X o microonde. Non è necessario considerare l'energia sprigionata durante una reazione esotermica o assorbita durante una endotermica quando si misura la massa prima e dopo la reazione. Alcuni composti possono cambiare stato e alcuni gas possono essere prodotti da solidi e liquidi, ma l'unico parametro importante è la massa totale di tutti i composti coinvolti. Deve rimanere lo stesso.

Il fatto che un ceppo pesasse meno dopo che è bruciato era un mistero fino a quando gli scienziati non hanno compreso il principio di conservazione della massa. Poiché la massa non può essere persa, deve trasformarsi in un'altra forma, ed è ciò che accade. Durante la combustione, il legno si combina con l'ossigeno per produrre carbone e fuliggine ed emette gas come anidride carbonica e monossido di carbonio. Puoi calcolare la massa totale di questi gas pesando il ceppo prima di bruciare e i prodotti di carbonio solido che rimangono dopo che l'incendio si è spento. La differenza di questi pesi deve essere uguale ai pesi totali dei gas che risalgono il camino. Questa è l'idea alla base della soluzione di tutti i problemi di conservazione della massa.

Un'equazione chimica bilanciata è quella che dimostra che gli atomi, come la massa in generale, non vengono né creati né distrutti durante la reazione, che un'equazione descrive. Bilanciare un'equazione di reazione è un modo per risolvere un problema di conservazione della massa. Per fare ciò, riconosci che entrambi i lati dell'equazione contengono lo stesso numero di atomi di ciascun elemento coinvolto nella reazione.

Ad esempio, l'equazione sbilanciata per la formazione di ruggine, che è una combinazione di ferro con ossigeno per produrre ossido di ferro, si presenta così:

Fe + O₂ --> Fe₂oh₃

Questa equazione non è bilanciata perché i due lati contengono un numero diverso di atomi di ferro e ossigeno. Per bilanciarlo, moltiplica ciascuno dei reagenti e dei prodotti per un coefficiente che produce lo stesso numero di atomi di ciascun elemento su entrambi i lati:

4Fe + 3O₂ --> 2Fe₂2O₃

Nota che il numero di atomi in un composto, rappresentato dai pedici in una formula chimica, non cambia mai. Puoi bilanciare un'equazione solo modificando i coefficienti.

Non devi necessariamente conoscere l'equazione chimica per risolvere una reazione per la conservazione della massa. Ad esempio, se dissolvi due o più composti in acqua, sai che le masse degli ingredienti devono essere uguali alla massa totale della soluzione. Come esempio di come questo può essere utile, si consideri uno studente che soppesa pesi particolari di due composti da aggiungere a una quantità nota di acqua e poi versa una piccola quantità di uno dei composti durante il trasferimento al soluzione. Soppesando la soluzione finale, lo studente può capire esattamente quanta parte del composto è andata persa.

Se alcuni reagenti si combinano per produrre prodotti noti e l'equazione bilanciata della reazione è nota, è possibile calcolare la massa mancante di uno dei reagenti o prodotti se tutti gli altri lo sono conosciuto. Ad esempio, tetracloruro di carbonio e bromo si combinano per formare dibromodiclormetano e cloro gassoso. L'equazione bilanciata per questa reazione è:

CCl₄ + Br₂ --> CBr₂Cl₂ + Cl2

Se conosci le masse di ciascuno dei reagenti e puoi misurare la massa di uno dei prodotti, puoi calcolare la massa dell'altro prodotto. Allo stesso modo, se si misurano le masse dei prodotti e di uno dei reagenti, si conosce immediatamente la massa dell'altro reagente.

Uno studente combina 154 grammi di tetracloruro di carbonio e una quantità sconosciuta di bromo in un contenitore sigillato per produrre 243 grammi di dibromodiclormetano e 71 grammi di cloro. Quanto cloro è stato utilizzato nella reazione, assumendo che i reagenti siano completamente utilizzati u__p?

Poiché la massa si conserva, possiamo stabilire un'uguaglianza in cui x rappresenta l'incognita di bromo:

154 g + x = 243 g + 71 g

x = la massa di bromo consumata nella reazione = 150 grammi