Lei sobre a conservação da matéria

Qual é a lei da conservação da matéria?

O Lei sobre a conservação da matéria ou massa É aquele que estabelece que em todas as reações químicas, a matéria não é criada ou destruída. Esta lei é baseada no fato de que os átomos são partículas indivisíveis nesse tipo de reação; Enquanto em reações nucleares, os átomos são fragmentados, e é por isso que não são considerados reações químicas. 

Se os átomos não forem destruídos, quando um elemento ou composto reagir, o número de átomos deve ser constante antes e após a reação; que se traduz em uma quantidade constante de massa entre os reagentes e produtos envolvidos.

Reação química entre A e B2. Fonte: Gabriel Bolívar

Isso sempre é assim, se não houver vazamento que cause perdas de matéria; Mas se o reator estiver bem fechado, ele não "desaparece" nenhum átomo e, portanto, a massa carregada deve ser igual à massa após a reação.

Se o produto for sólido, por outro lado, sua massa será igual à soma dos reagentes envolvidos para sua formação. Da mesma forma, ocorre com produtos líquidos ou gasosos, mas é mais provável que cometem erros ao medir suas massas resultantes.

Esta lei nasceu de experimentos dos últimos séculos, fortalecendo -se às contribuições de vários produtos químicos famosos, como Antoine Lavoisier.

Considere a reação entre A e B₂ Para formar ab₂ (Imagem superior). De acordo com a lei da conservação da matéria, a massa de AB₂ Deve ser igual à soma das massas de A e B₂, respectivamente. Então, se 37 g de reagir com 13 g de B₂, O produto AB₂ .

Portanto, em uma equação química, a massa dos reagentes (A e B₂) deve sempre ser igual à massa dos produtos (AB₂).

Um exemplo muito semelhante ao recém -descrito é o da formação de óxidos metálicos, como urina ou ferrugem. A ferrugem é mais pesada que o ferro (mesmo que pareça), já que o metal reagiu com uma massa de oxigênio para gerar óxido.

Como essa lei é aplicada em uma equação química?

A lei de conservação em massa é de importância transcendental na estequiometria, sendo a última definida como o cálculo das relações quantitativas entre os reagentes e os produtos presentes em uma reação química.

Os princípios da estequiometria foram declarados em 1792 por Jeremiah Benjamín Richter (1762-1807), que o definiu como a ciência que mede as proporções quantitativas ou relações de massa dos elementos químicos envolvidos em uma reação.

Em uma reação química, há uma modificação das substâncias envolvidas. Observa -se que reagentes ou reagentes são consumidos para causar produtos.

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Durante a reação química, existem ligações entre átomos, bem como a formação de novos links; Mas o número de átomos envolvidos na reação permanece inalterado. Isso é o que é conhecido como Lei da Conservação da Matéria.

Princípios básicos

Esta lei implica dois princípios básicos:

-O número total de átomos de cada tipo é o mesmo nos reagentes (antes da reação) e nos produtos (após a reação).

-A soma total das cargas elétricas antes e depois da reação permanece constante.

Isso ocorre porque o número de partículas subatômicas permanece constante. Essas partículas são nêutrons sem carga elétrica, prótons de carga positiva (+) e elétrons negativos (-) (-). Portanto, a carga elétrica não muda durante uma reação.

Equação química

Dito o exposto, ao representar uma reação química através de uma equação (como a imagem principal), os princípios básicos devem ser respeitados. A equação química usa símbolos ou representações dos diferentes elementos ou átomos, e como eles são agrupados em moléculas antes ou depois da reação.

A equação a seguir será usada novamente como exemplo:

A+b₂    => Ab₂

O subscrito é um número que é colocado na parte direita dos elementos (b₂ e ab₂) na parte inferior, indicando o número de átomos de um elemento presente em uma molécula. Este número não pode ser alterado sem a produção de uma nova molécula, diferente do original.

O coeficiente estequiométrico (1, no caso de A e o restante da espécie) é um número que é colocado à esquerda de átomos ou moléculas, indicativo de seu número envolvido em uma reação.

Em uma equação química, se a reação for irreversível, uma única seta será colocada, o que indica o significado da reação. Se a reação for reversível, há duas setas na direção oposta. ₂), enquanto à direita estão os produtos (AB₂).

Oscilante

Equilibre uma equação química é um procedimento que permite o número de átomos dos elementos químicos presentes nos reagentes com os dos produtos.

Em outras palavras, o número de átomos de cada elemento deve ser o mesmo na lateral dos reagentes (antes da seta) e no lado dos produtos de reação (após a seta).

Dizem que quando uma reação é equilibrada, a massa de ação em massa está sendo respeitada.

Portanto, é essencial equilibrar o número de átomos e cargas elétricas em ambos os lados da seta em uma equação química. Da mesma forma, a soma das massas dos reagentes deve ser igual à soma das massas dos produtos.

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No caso da equação representada, ela já está equilibrada (o mesmo número de A e B nos dois lados da seta).

Experimentos que demonstram a lei

Incineração de metal

Lavoiser, observando a incineração de metais como chumbo e estanho em recipientes fechados com renda aérea limitada, reparado que os metais eram cobertos com um calcinado; E além disso, o peso do metal em um certo momento de aquecimento foi igual ao inicial.

Como um ganho de peso de metal, Lavoiser pensou que o excesso de peso observado poderia ser explicado por uma certa massa de algo que é extraído do ar durante a incineração. Por esse motivo, a massa permaneceu constante.

Esta conclusão, que poderia ser considerada com um pouco de base científica sólida, não é tal, dado o conhecimento que Lavoiser tinha sobre a existência de oxigênio no momento em que ele enunciou sua lei (1785).

Liberação de oxigênio

O oxigênio foi descoberto por Carl Willlhelm Scheele em 1772. Posteriormente, Joseph Priesley o descobriu de forma independente e publicou os resultados de sua pesquisa, três anos antes de Scheele publicar seus resultados sobre esse mesmo gás.

Priesley aqueceu o monóxido de mercúrio e pegou um gás que produziu um aumento no brilho da chama. Além disso, ao introduzir os ratos em um recipiente com o gás, eles se tornaram mais ativos. Priesley chamou esse gás deflorado.

Priesley comunicou suas observações a Antoine Lavoiser (1775), que repetiu seus experimentos demonstrando que o gás estava no ar e na água. Lavoiser reconheceu o gás como um novo elemento, dando -lhe o nome de oxigênio.

Quando Lavoisier usou como argumento para declarar sua lei, que o excesso de massa observado na incineração de metais se deve a algo que foi extraído do ar, ele pensou em oxigênio, um elemento combinado com metais durante a incineração.

Exemplos (exercícios práticos)

Decomposição de monóxido de mercúrio

Se 232.6 de monóxido de mercúrio (HGO) for aquecido, ele se decompõe em mercúrio (HG) e oxigênio molecular (ou₂). Com base na lei da conservação de pesos de massa e atômico: (Hg = 206,6 g/mol) e (o = 16 g/mol), indique a massa de Hg e O₂ que é formado.

Hgo => hg +o₂

232,6 g 206,6 g 32 g

Os cálculos são muito diretos, pois exatamente um mol de HGO está decompondo.

Incineração de uma fita de magnésio

Fita de magnésio queimando. Fonte: Capt. John Yossarian [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0) ou GFDL (http: // www.gnu.Org/copyleft/fdl.html)], da Wikimedia Commons

Uma fita de magnésio de 1,2 g foi incinerada em um recipiente fechado contendo 4 g de oxigênio. Após a reação, houve 3,2 g de oxigênio sem reagir. Quanto de óxido de magnésio foi formado?

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A primeira coisa a calcular é a massa de oxigênio que reagiu. Isso pode ser facilmente calculado, por subtração:

Missa de O₂ que reagiu = massa inicial de ou₂ - Missa final de O₂

(4 - 3,2) G ou₂

0,8 g de O₂

Com base na lei da conservação em massa, você pode calcular a massa de MGO formada.

Massa MGO = massa mg + massa de O

1,2 g+0,8 g

2.0 g MGO

Hidróxido de cálcio

Uma massa de 14 g de óxido de cálcio (CAO) reagiu com 3,6 g de água (H₂O), que foi completamente consumido na reação ao formulário 14,8 g de hidróxido de cálcio, CA (OH)₂:

Que quantidade de óxido de cálcio reagiu para formar hidróxido de cálcio?

Que quantidade de óxido de cálcio acabou?

A reação pode ser esquematizada pela seguinte equação:

Cao + h₂O => CA (OH)₂

A equação é equilibrada. Portanto, cumpra a lei de conservação em massa.

Massa CAO envolvida na reação = massa de CA (OH)₂ - massa de h₂QUALQUER

14,8 g - 3,6 g

11.2 G Cao

Portanto, o CAO que não reagiu (o que sobrou) é calculado fazendo uma subtração:

Superaant Cao Mass = Massa presente na reação - massa que interveio na reação.

14 g de Cao - 11,2 g de CAO

2,8 G Cao

Óxido de cobre

Quanto óxido de cobre (CuO) será formado quando 11 g de cobre (Cu) com oxigênio (ou₂)? Quanta oxigênio são necessários na reação?

O primeiro passo é equilibrar a equação. A equação equilibrada é a seguinte:

2cu + o₂ => 2CUO

A equação é equilibrada, portanto está em conformidade com a lei da conservação em massa.

O peso atômico de Cu é de 63,5 g/mol e o peso -molecular é 79,5 g/mol.

Você precisa determinar quanto COO é formado a partir da oxidação completa dos 11 g de Cu:

Massa CuO = (11 g de Cu) ∙ (1 mol de Cu/63,5 g Cu) ∙ (2 mol CuO/2mol Cu) ∙ (79,5 g CuO/mol CuO)

CUO em massa formada = 13,77 g

Portanto, a diferença nas massas entre o CuO e o Cu fornece a quantidade de oxigênio envolvido na reação:

Massa de oxigênio = 13,77 g - 11 g

1,77 g o₂

Formação de cloreto de sódio

Uma massa de cloro (CL₂) de 2,47 g foi reagido com sódio suficiente (Na) e 3,82 g de cloreto de sódio (NaCl) foram formados. Quanto NA reagiu?

Equação equilibrada:

2NA + Cl₂ => 2NAcl

De acordo com a lei de conservação em massa:

Na = massa de NaCl - CL Massa₂

3,82 g - 2,47 g

1,35 g na

Referências

1. Instituto Politécnico Nacional. (s.F.). Lei da conservação de massa. Cgfie. Recuperado de: aev.Cgfie.IPN.mx
2. Lei da conservação de massa. Recuperado de: pensamento.com