Kaip išspręsti masinių problemų išsaugojimo dėsnį

Mišių išsaugojimo įstatymas padarė perversmą chemijos studijose ir yra vienas iš svarbiausių jo principų. Nors ją atrado daugybė tyrinėtojų, jos formulavimas dažniausiai priskiriamas prancūzų mokslininkui Antoine'ui Lavoisieriui ir kartais pavadinamas jo vardu. Įstatymas yra paprastas: uždaros sistemos atomų negalima nei kurti, nei sunaikinti. Reakcijos ar reakcijų serijos metu bendra reagentų masė turi būti lygi visai produktų masei. Kalbant apie masę, reakcijos lygties rodyklė tampa lygybės ženklu, o tai yra didžiulė pagalba, kai reikia sekti sudėtingos reakcijos junginių kiekius.

TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)

Subalansavus chemines lygtis pripažįstama, kad abiejose lygties pusėse turi būti vienodas kiekvieno elemento atomų skaičius, todėl tai yra vienas iš būdų išspręsti masės išsaugojimą. Taip pat galite naudoti masės išsaugojimą, kad rastumėte tirpiųjų medžiagų masę.

Nesvarbu, kas gali patekti į uždarą sistemą ar iš jos išeiti, tačiau energija gali laisvai praeiti. Temperatūra uždaroje sistemoje gali pasikeisti, o uždarą sistemą galima apšvitinti rentgeno spinduliais ar mikrobangomis. Matuojant masę prieš ir po reakcijos, nereikia atsižvelgti į energiją, atiduotą egzoterminės reakcijos metu arba absorbuotą per endoterminę reakciją. Kai kurie junginiai gali pakeisti būseną, o kai kurios dujos gali susidaryti iš kietųjų medžiagų ir skysčių, tačiau vienintelis svarbus parametras yra bendra visų junginių masė. Ji turi likti tokia pati.

Tai, kad rąstas po jo sudegimo sveria mažiau, buvo paslaptis, kol mokslininkai nesuprato masės išsaugojimo principo. Kadangi masės negalima prarasti, ji turi transformuotis į kitą formą, ir taip atsitinka. Degimo metu mediena susijungia su deguonimi, kad gautų anglį ir suodžius, ir išskiria tokias dujas kaip anglies dioksidas ir anglies monoksidas. Galite apskaičiuoti bendrą šių dujų masę pasverdami rąstą prieš deginimą ir kietus anglies produktus, likusius po gaisro. Šių svorių skirtumas turi būti lygus dūmtraukio aukštyn einančių dujų bendram svoriui. Tai yra pagrindinė visų masinių problemų išsaugojimo sprendimo idėja.

Subalansuota cheminė lygtis rodo, kad atomai, kaip ir masė apskritai, reakcijos metu nesusidaro ir nesunaikinami, o tai apibūdina lygtis. Reakcijos lygties subalansavimas yra vienas iš būdų išspręsti masės išsaugojimo problemą. Norėdami tai padaryti, pripažįstate, kad abiejose lygties pusėse yra vienodas kiekvieno reakcijoje dalyvaujančio elemento atomų skaičius.

Pvz., Nesubalansuota rūdžių susidarymo lygtis, kuri yra geležies ir deguonies derinys geležies oksidui gaminti, atrodo taip:

Fe + O₂ -> Fe₂O₃

Ši lygtis nėra subalansuota, nes abiejose pusėse yra skirtingas geležies ir deguonies atomų skaičius. Norėdami jį subalansuoti, padauginkite kiekvieną reagentą ir produktus iš koeficiento, kuris sukuria tą patį kiekvieno elemento atomų skaičių iš abiejų pusių:

4Fe + 3O₂ -> 2Fe₂2O₃

Atkreipkite dėmesį, kad junginyje esančių atomų skaičius, kurį žymi abonementai cheminėje formulėje, niekada nesikeičia. Subalansuoti lygtį galite tik modifikuodami koeficientus.

Norint išsaugoti masę, nebūtinai turite žinoti cheminę reakcijos, kurią reikia išspręsti, lygtį. Pavyzdžiui, jei vandenyje ištirpstate du ar daugiau junginių, žinote, kad ingredientų masės turi būti lygios bendrai tirpalo masei. Kaip pavyzdį, kaip tai gali būti naudinga, apsvarstykite studentą, kuris pasveria konkretų dviejų junginių svorį iki žinomo vandens kiekio ir paskui išpila nedidelį kiekį vieno iš junginių, tuo pačiu perpilant jį į sprendimas. Pasvėrus galutinį tirpalą, studentas gali tiksliai sužinoti, kiek junginio buvo prarasta.

Jei iš tam tikrų reagentų susidaro žinomi produktai ir yra žinoma subalansuota reakcijos lygtis, galima apskaičiuoti trūkstamą vieno iš reagentų ar produktų masę, jei visi kiti yra žinomas. Pavyzdžiui, anglies tetrachloridas ir bromas susijungia, kad gautų dibromodichlormetaną ir chloro dujas. Subalansuota šios reakcijos lygtis yra:

CCl₄ + Br₂ -> CBr₂Cl₂ + Cl2

Jei žinote kiekvieno reagento masę ir galite išmatuoti vieno iš produktų masę, galite apskaičiuoti kito produkto masę. Panašiai, jei matuojate produktų ir vieno iš reaguojančių medžiagų masę, iškart žinote kito reagento masę.

Studentas uždarytoje talpykloje sujungia 154 gramus tetrachlorinio anglies ir nežinomą kiekį bromo, kad gautų 243 gramus dibromdichlormetano ir 71 gramą chloro. Kiek chloro buvo sunaudota reakcijoje, darant prielaidą, kad reagentai yra visiškai panaudoti u__p?

Kadangi masė yra išsaugota, galime nustatyti lygybę, kurioje x reiškia nežinomą bromo kiekį:

154g + x = 243g + 71g

x = reakcijos metu sunaudoto bromo masė = 150 gramų