La loi de conservation de la matière ou de la masse C'est celui qui établit que dans toute réaction chimique, la matière n'est ni créée ni détruite. Cette loi est basée sur le fait que les atomes sont des particules indivisibles dans ce type de réaction; tandis que dans les réactions nucléaires, les atomes se fragmentent, ce qui explique pourquoi les réactions chimiques ne sont pas prises en compte.
Si les atomes ne sont pas détruits, alors lorsqu'un élément ou un composé réagit, le nombre d'atomes avant et après la réaction doit être maintenu constant; qui se traduit par une quantité constante de masse entre les réactifs et les produits impliqués.
C'est toujours le cas s'il n'y a pas de fuite entraînant une perte de matière; mais si le réacteur est hermétiquement fermé, aucun atome "ne disparaît", et donc la masse chargée doit être égale à la masse après la réaction.
Si le produit est solide, en revanche, sa masse sera égale à la somme des réactifs impliqués dans sa formation. La même chose se produit avec les produits liquides ou gazeux, mais il est plus enclin à faire des erreurs lors de la mesure de leurs masses résultantes..
Cette loi est née des expériences des siècles passés, renforcée par les apports de divers chimistes célèbres, comme Antoine Lavoisier..
Considérez la réaction entre A et Bdeux former ABdeux (image du haut). Selon la loi de conservation de la matière, la masse d'ABdeux doit être égal à la somme des masses de A et Bdeux, respectivement. Donc si 37g de A réagit avec 13g de Bdeux, produit ABdeux doit peser 50g.
Par conséquent, dans une équation chimique, la masse des réactifs (A et Bdeux) doit toujours être égale à la masse des produits (ABdeux).
Un exemple très similaire à celui qui vient d'être décrit est celui de la formation d'oxydes métalliques, tels que la rouille ou la rouille. La rouille est plus lourde que le fer (même si cela ne semble pas être le cas) car le métal a réagi avec une masse d'oxygène pour générer l'oxyde.
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Cette loi stipule que dans une réaction chimique, la masse des réactifs est égale à la masse des produits. La loi est exprimée dans la phrase "la matière n'est ni créée ni détruite, tout est transformé", comme il a été énoncé par Julius Von Mayer (1814-1878).
La loi a été développée indépendamment par Mikhail Lamanosov, en 1745, et par Antoine Lavoisier en 1785. Bien que les travaux de recherche de Lamanosov sur le droit de la conservation de la masse soient antérieurs à celui de Lavoisier, ils n'étaient pas connus en Europe pour être écrits en russe..
Les expériences menées en 1676 par Robert Boyle les amènent à souligner que lorsqu'un matériau est incinéré dans un récipient ouvert, le matériau prend du poids; peut-être en raison d'une transformation vécue par le matériau lui-même.
Les expériences de Lavoiser sur l'incinération de matériaux dans des conteneurs avec une prise d'air limitée ont montré un gain de poids. Ce résultat était en accord avec celui obtenu par Boyle.
Cependant, la conclusion de Lavoisier était différente. Il pensait que lors de l'incinération une quantité de masse était extraite de l'air, ce qui expliquerait l'augmentation de masse observée dans les matériaux soumis à l'incinération..
Lavoiser pensait que la masse de métaux restait constante pendant l'incinération, et que la diminution de l'incinération en conteneurs fermés n'était pas causée par une diminution d'un lâche (concept désaffecté), une essence supposée liée à la production de chaleur..
Lavoiser a souligné que la diminution observée était plutôt causée par une diminution de la concentration des gaz dans les conteneurs fermés..
La loi de conservation de la masse est d'une importance transcendantale en stoechiométrie, cette dernière étant définie comme le calcul des relations quantitatives entre réactifs et produits présents dans une réaction chimique..
Les principes de la stoechiométrie ont été énoncés en 1792 par Jeremías Benjamin Richter (1762-1807), qui l'a définie comme la science qui mesure les proportions quantitatives ou les relations de masse des éléments chimiques impliqués dans une réaction..
Dans une réaction chimique, il y a une modification des substances qui y participent. On observe que les réactifs ou réactifs sont consommés pour former les produits.
Au cours de la réaction chimique, il y a des ruptures de liaisons entre les atomes, ainsi que la formation de nouvelles liaisons; mais le nombre d'atomes impliqués dans la réaction reste inchangé. C'est ce qu'on appelle la loi de conservation de la matière.
Cette loi implique deux principes de base:
-Le nombre total d'atomes de chaque type est égal dans les réactifs (avant la réaction) et dans les produits (après la réaction).
-La somme totale des charges électriques avant et après la réaction reste constante.
En effet, le nombre de particules subatomiques reste constant. Ces particules sont des neutrons sans charge électrique, des protons chargés positivement (+) et des électrons chargés négativement (-). Ainsi, la charge électrique ne change pas lors d'une réaction.
Cela dit, lors de la représentation d'une réaction chimique par une équation (comme celle de l'image principale), les principes de base doivent être respectés. L'équation chimique utilise des symboles ou des représentations des différents éléments ou atomes, et comment ils sont regroupés en molécules avant ou après la réaction.
L'équation suivante sera à nouveau utilisée comme exemple:
A + Bdeux => ABdeux
L'indice est un nombre placé sur le côté droit des éléments (Bdeux et ABdeux) dans sa partie inférieure, indiquant le nombre d'atomes d'un élément présent dans une molécule. Ce nombre ne peut pas être changé sans la production d'une nouvelle molécule, différente de l'original..
Le coefficient stoechiométrique (1, dans le cas de A et du reste de l'espèce) est un nombre qui est placé sur le côté gauche des atomes ou molécules, indicatif du nombre d'entre eux impliqués dans une réaction.
Dans une équation chimique, si la réaction est irréversible, une seule flèche est placée, qui indique la direction de la réaction. Si la réaction est réversible, il y a deux flèches dans le sens opposé. À gauche des flèches se trouvent les réactifs ou réactifs (A et Bdeux), tandis que sur la droite se trouvent les produits (ABdeux).
L'équilibrage d'une équation chimique est une procédure qui permet d'égaliser le nombre d'atomes des éléments chimiques présents dans les réactifs avec ceux des produits.
En d'autres termes, le nombre d'atomes de chaque élément doit être le même côté réactifs (avant la flèche) et côté produits de réaction (après la flèche).
On dit que lorsqu'une réaction est équilibrée, la loi de l'action de masse est respectée.
Par conséquent, il est essentiel d'équilibrer le nombre d'atomes et les charges électriques des deux côtés de la flèche dans une équation chimique. De même, la somme des masses des réactifs doit être égale à la somme des masses des produits.
Pour le cas de l'équation représentée, elle est déjà équilibrée (nombre égal de A et B de part et d'autre de la flèche).
Lavoiser, observant l'incinération de métaux tels que le plomb et l'étain dans des conteneurs fermés avec une prise d'air limitée, a remarqué que les métaux étaient recouverts d'une calcination; et de plus, que le poids du métal à un moment donné du chauffage était égal à la valeur initiale.
Comme un gain de poids est observé lors de l'incinération d'un métal, Lavoiser a pensé que le surpoids observé pouvait s'expliquer par une certaine masse de quelque chose qui est retiré de l'air lors de l'incinération. Pour cette raison, la masse est restée constante.
Cette conclusion, qui pourrait être considérée avec une base scientifique erronée, ne l'est pas, compte tenu de la connaissance que Lavoiser avait de l'existence de l'oxygène au moment où il a énoncé sa loi (1785).
L'oxygène a été découvert par Carl Willhelm Scheele en 1772. Plus tard, Joseph Priesley l'a découvert indépendamment et a publié les résultats de ses recherches, trois ans avant que Scheele ne publie ses résultats sur ce même gaz..
Priesley a chauffé du monoxyde de mercure et recueilli un gaz qui a augmenté la luminosité de la flamme. De plus, lorsque les souris ont été placées dans un récipient contenant le gaz, elles sont devenues plus actives. Priesley a appelé ce gaz déphlogisticisé.
Priesley rapporta ses observations à Antoine Lavoiser (1775), qui répéta ses expériences montrant que du gaz était trouvé dans l'air et dans l'eau. Lavoiser a reconnu le gaz comme un nouvel élément, le nommant oxygène.
Lorsque Lavoisier a utilisé comme argument pour énoncer sa loi, que l'excès de masse observé dans l'incinération des métaux était dû à quelque chose qui était extrait de l'air, il pensait à l'oxygène, un élément qui se combine avec les métaux lors de l'incinération..
Si 232,6 de monoxyde de mercure (HgO) est chauffé, il se décompose en mercure (Hg) et en oxygène moléculaire (Odeux). Sur la base de la loi de conservation de la masse et des poids atomiques: (Hg = 206,6 g / mol) et (O = 16 g / mol), indiquer la masse de Hg et Odeux qui est formé.
HgO => Hg + Odeux
232,6 g 206,6 g 32 g
Les calculs sont très simples, car exactement une mole de HgO est décomposée.
Un ruban de magnésium de 1,2 g a été incinéré dans un récipient fermé contenant 4 g d'oxygène. Après la réaction, il restait 3,2 g d'oxygène n'ayant pas réagi. Combien d'oxyde de magnésium s'est formé?
La première chose à calculer est la masse d'oxygène qui a réagi. Cela peut être facilement calculé, en utilisant une soustraction:
Masse d'Odeux qui a réagi = masse initiale de Odeux - masse finale de Odeux
(4 - 3,2) g Odeux
0,8 g Odeux
Sur la base de la loi de conservation de la masse, la masse de MgO formée peut être calculée.
Masse de MgO = masse de Mg + masse d'O
1,2 g + 0,8 g
2,0 g de MgO
Une masse de 14 g d'oxyde de calcium (CaO) a réagi avec 3,6 g d'eau (HdeuxO), qui a été complètement consommé dans la réaction pour former 14,8 g d'hydroxyde de calcium, Ca (OH)deux:
Combien d'oxyde de calcium a réagi pour former de l'hydroxyde de calcium?
Combien d'oxyde de calcium restait-il?
La réaction peut être décrite par l'équation suivante:
CaO + HdeuxO => Ca (OH)deux
L'équation est équilibrée. Par conséquent, il est conforme à la loi de conservation de la masse.
Masse de CaO impliquée dans la réaction = masse de Ca (OH)deux - masse de HdeuxOU ALORS
14,8 g à 3,6 g
11,2 g de CaO
Par conséquent, le CaO qui n'a pas réagi (celui qui reste) est calculé en faisant une soustraction:
Masse d'excès de CaO = masse présente dans la réaction - masse ayant participé à la réaction.
14 g CaO - 11,2 g CaO
2,8 g de CaO
Quelle quantité d'oxyde de cuivre (CuO) sera formée lorsque 11 g de cuivre (Cu) réagissent complètement avec l'oxygène (Odeux)? Combien d'oxygène est nécessaire dans la réaction?
La première étape consiste à équilibrer l'équation. L'équation équilibrée est la suivante:
2Cu + Odeux => 2CuO
L'équation est équilibrée, elle est donc conforme à la loi de conservation de la masse.
Le poids atomique de Cu est de 63,5 g / mol et le poids moléculaire de CuO est de 79,5 g / mol..
Il est nécessaire de déterminer la quantité de CuO formée à partir de l'oxydation complète des 11 g de Cu:
Masse CuO = (11 g Cu) ∙ (1mol Cu / 63,5 g Cu) ∙ (2 mol CuO / 2mol Cu) ∙ (79,5 g CuO / mol CuO)
Masse de CuO formée = 13,77 g
Par conséquent, la différence des masses entre CuO et Cu donne la quantité d'oxygène impliquée dans la réaction:
Masse d'oxygène = 13,77 g - 11 g
1,77 g Odeux
Une masse de chlore (Cldeux) de 2,47 g a été mis à réagir avec suffisamment de sodium (Na) et 3,82 g de chlorure de sodium (NaCl) se sont formés. Combien de Na a réagi?
Équation équilibrée:
2Na + Cldeux => 2NaCl
Selon la loi de conservation de la masse:
Masse de Na = masse de NaCl - masse Cldeux
3,82 g à 2,47 g
1,35 g de Na
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