Закон збереження маси

Народна Освіта

У цьому параграфі ви повторите:

• у чому полягає сутність хімічної реакції;

• як записують перебіг хімічної реакції;

• що означають коефіцієнти в хімічному рівнянні.

Ha підставі численних експериментів російський учений Михайло Ломоносов (1748) і незалежно від нього французький хімік Антуан Лавуазье (1789) відкрили закон збереження маси речовини:

маса речовин, що вступають у хімічну реакцію, дорівнює масі речовин, які утворюються в результаті реакції.

На підтвердження цього висновку можна провести дуже простий дослід. Помістимо в колбу трохи ретельно змішаних між собою порошкоподібних алюмінію та сірки — суміш жовтого кольору з металічним блиском. Закриємо колбу пробкою та зважимо її. Потім обережно нагріємо колбу над газовим пальником (150-200 °С). Через деякий час можна спостерігати

появу білої порошкоподібної речовини — алюміній сульфіду AI2S3. Її утворення свідчить про перебіг хімічної реакції.

Повторне зважування колби після охолодження до кімнатної температури перекопує, що в результаті перебігу цієї реакції її маса з умістом залишилася незмінною, хоча початкові речовини вже перестали існувати внаслідок перетворення на складну речовину.

Такі перетворення в хімії заведено записувати у вигляді рівнянь хімічних реакцій: у лівій частині записують формули вихідних речовин (реагентів реакції), а в правій — формули кінцевих речовин (продуктів реакції):

Подібну форму запису називають схемою реакції.Щоб вона перетворилася на рівняння, потрібно зрівняти число атомів кожного хімічного елемента в лівій і правій частинах схеми (тобто до і після стрілки). Для цього розставляють стехіометричні (зрівнювальні) коефіцієнти, або просто коефіцієнти — цифри перед формулами речовин, які вказують на число частинок, що вступили в реакцію.

Неважко помітити, що число атомів Алюмінію та Сульфуру в лівій і правій частинах схеми різне: зліва один атом Алюмінію й один атом Сульфуру, справа — два атоми Алюмінію та три атоми Сульфуру. А це суперечить закону збереження маси речовини. Щоб позбавитися цього, перед формулою Алюмінію ставимо коефіцієнт 2, а перед формулою Сульфуру — коефіцієнт 3:

Через те що число атомів кожного виду в лівій і правій частинах схеми однакове за рахунок розставлених коефіцієнтів, стрілку між формулами реагентів і продуктів у схемі хімічної реакції можна замінити на знак рівності:

Коефіцієнт 1, подібно до індексу 1 у формулі речовини, не ставлять. Після того як розставлено коефіцієнти, схема реакції перетворюється на хімічне рівняння — умовний запис хімічної реакції за допомогою хімічних знаків і формул.

Кожна формула відповідає одній структурній частинці речовини, а коефіцієнт показує число молекул у випадку речовин молекулярної будови або число формульиих одиниць — у випадку речовин немолекулярної будови. Кількості структурних частинок, що вступають у реакцію та утворюються внаслідок її перебігу, пропорційні коефіцієнтам перед формулами речовин.

Як приклад розглянемо реакцію взаємодії бору з йодом, яку можна подати таким рівнянням:

Із нього видно, що подібне пропорційне співвідношення існує і між масами речовин:

= (2 • 11) г : 3 • (2 • 127) г : 2 • (11 + 3 • 127) г =

22 г : 762 г : 784 г.

Тому, якщо відома маса однієї з речовин (реагенту чи продукту) із цього співвідношення можна знайти невідомі маси інших речовин.

Наприклад, у реакцію вступило 44 г бору. Тоді можна визначити:

Рівняння реакції складають на підставі закону збереження маси речовин, відповідно до якого в лівій і правій частинах хімічного рівняння має бути однакове число атомів кожного елемента. Щоб скласти наприклад, рівняння реакції

діють таким чином:

• спочатку зрівнюють число атомів, яких у реагуючих речовинах міститься більше. У нашому прикладі це число атомів Оксигену. Для цього визначають найменше спільне кратне чисел атомів Оксигену в лівій і правій частинах схеми реакції (у нашому випадку HCK дорівнює десяти);

• ділять найменше спільне кратне па відповідне число атомів Оксигену в лівій і правій частинах схеми та визначають коефіцієнти:

• зрівнюють число атомів інших хімічних елементів, у даному випадку число атомів Фосфору, яке справа дорівнює чотирьом, а зліва — лише одному:

Якщо в результаті реакції між речовинами, узятими у твердому стані, утворюється газувата речовина, поруч з її формулою ставлять стрілку вверх Т. Якщо ж в результаті реакції між розчинами реагуючих речовин утворюється речовина, яка випадає в осад, то поруч із формулою цієї речовини ставлять стрілку вниз і.

Для того щоб почалася реакція, у багатьох випадках необхідно попередньо нагріти суміш реагуючих речовин. Тоді в рівняннях хімічних реакцій над знаком рівності ставлять знак t.

Ш Запитання та тестові завдання

0 1. Як формулюють закон збереження маси речовини?

0 2. Які вчені причетні до відкриття закону збереження маси речовини?

° 3. Яку форму запису хімічної реакції називають: а) схемою реакції; б) рівнянням реакції?

° 4. Що таке стехіометричні коефіцієнти в рівнянні реакції? На що вони вказують і як їх розставляють?

5. Який закон лежить в основі складання рівнянь хімічних реакцій?

6. Розставте коефіцієнти в схемах таких реакцій:

7. Укажіть рівняння хімічної реакції з найбільшою сумою всіх стехіометричних коефіцієнтів серед тих, які подано схемами:

8. Укажіть рівняння хімічної реакції з найменшою сумою всіх стехіометричних коефіцієнтів серед тих, які подано схемами:

9. Укажіть рівняння хімічної реакції, у якому стехіометричний коефіцієнт перед неметалічиим елементом є найменшим, якщо взаємодію речовин записано такими схемами:

10. Визначте рівняння хімічної реакції, унаслідок перебігу якої маса води відповідно до стехіометричних коефіцієнтів є найбільшою, якщо реакції передано такими схемами:

11. Визначте рівняння хімічної реакції, унаслідок перебігу якої маса SO2 відповідно до стехіометричних коефіцієнтів є найбільшою, якщо реакції записано такими схемами:

12. Визначте відповідність між стехіометричними коефіцієнтами перед формулою оксиду ExOy і формулою хлоридної кислоти в рівняннях хімічних реакцій, поданих у вигляді таких схем перетворень:

narodna-osvita.com.ua

Закон збереження маси

Розділ 1. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ЗАКОНИ ХІМІЇ

§ 1.9. Закон збереження маси речовини

Розглянемо в світлі атомно-молекулярного вчення основні закони хімії: збереження маси речовини, сталості складу, об’ємних відношень і закон Авогадро. Ці закони підтверджують атомно-молекулярне вчення — основу нової хімії . У свою чергу, атомно-молекулярне вчення пояснило основні закони хімії.

Закон збереження маси речовини вперше сформулював у 1748 p . М. В. Ломоносов. Пізніше (у 1756 р.) він експериментально обґрунтував цей закон. Сучасне формулювання закону таке:

маса речовин, що вступають у хімічну реакцію, дорівнює масі речовин, що утворюються внаслідок реакції.

Незалежно від Ломоносова цей закон сформулював у 1789 р. французький хімік А. Лавуазьє. Він також одержав експериментальні докази закону, вивчивши багато реакцій окиснення металів.

Закон збереження маси речовини можна пояснити з погляду атомно-молекулярного вчення так: під час хімічних реакцій атоми не зникають і не можуть виникнути з нічого; загальна кількість атомів залишається сталою до і після реакції. Наприклад, під час взаємодії двохатомних молекул водню і хлору має утворитися стільки молекул хлороводню, щоб кількість атомів гідрогену і хлору залишилася такою, що дорівнює двом, тобто дві молекули:

І оскільки атоми мають сталу масу, не змінюється і маса речовин до і після реакції.

1 Нова хімія бере початок з праць М. В. Ломоносова — відкриття закону збереження маси речовини, розвитку і застосування в хімії атомно-молекуляр ного вчення, сучасна хімія — з відкриття періодичного закону і періодичної системи елементів Д. І. Менделєєвим.

Закон збереження маси речовини М. В. Ломоносов пов’язував із законом збереження енергії (кількості руху). Він

розглядав ці закони в єдності як загальний закон природи і сформулював його (1748 р.) так:

“Усі переміни в натурі, які трапляються, такого суть стану, що скільки чого в одного тіла віднімається, стільки додається до іншого. Так, якщо десь убуде трохи матерії, то примножиться в іншому місці. Сей загальний природний закон сягає і в самі правила руху: бо тіло, що рухає своєю силою інше, стільки само оної у себе втрачає, скільки передає іншому, котре від нього рух дістає” 1 .

Отже, закон збереження маси речовини і закон збереження енергії — це два боки одного закону природи — закону вічності матерії та її руху.

Сучасна наука підтвердила погляди М.В. Ломоносова. Взаємозв’язок маси і енергії (його розглядають у фізиці) виражається рівнянням Ейнштейна:

де E — енергія; m — маса; с — швидкість світла у вакуумі.

Закон збереження маси речовини дає матеріальну основу для складання рівнянь хімічних реакцій. Спираючись на нього, можна робити розрахунки за хімічними рівняннями (див. § 1.12).

1 Ломоносов М. В. Избранн ы е философские произведения. — М.: Госполитиздат, 1950. — С. 160.

www.subject.com.ua

Закон збереження маси речовини під час хімічних реакцій

Згідно вимог до сучасного уроку учні повинні вчитися аналізувати навчальний матеріал,свідомо використовувати попередньо вивченні теми при засвоєнні нового навчального матеріалу.Викладання данного уроку надає саме такі можливості для вчителя та учнів.Описаний дослід доводить закон збереження маси речовин під час хімічних реакцій.

Тема: Закон збереження маси речовини під час хімічних реакцій.

Навчальна: пояснити та сформулювати закон збереження маси речовин; дати поняття про рівняння хімічної реакції, коефіцієнт, реагент, продукт реакції; на основі закону збереження маси речовин сформувати уміння складати рівняння хімічних реакцій, добирати коефіцієнти.

Розвиваюча: вдосконалювати вміння спостерігати за ходом хімічного експерименту та робити висновки; формувати уміння і навички по складанню хімічних рівнянь, під ­ бирати коефіцієнти, знаходити відповіді на поставлені запитання, порівнювати, робити висновки.

Виховна: виховувати відчуття значимості хімічних знань для повсякденного життя; формувати інтерес до предмету, науковий світогляд.

Тип уроку: комбінований.

Методи : розповідь з елементами бесіди, демонстрація досліду.

Матеріали та обладнання: періодична система хімічних елементів Д. І. Мен​делєєва. Терези, двоколінна пробірка з гумовим корком, різноважки, розчини купрум(ІІ) сульфату й натрій гідроксиду (для проведення демонстраційного досліду).

І. Актуалізація опорних знань.

Фронтальне опитування учнів:

1. Як називають зміни, які відбуваються у навколишньому середовищі?

2. Які види яв ищ вам відомі?

3. Які явища називають хімічними?

4. За якими ознаками ми дізнаємося, що відбулась хімічна реакція?

5. Які умови потрібні для того, щоби відбулась хімічна реакція?

Хімічний диктант в усній формі (відповідь: «так» або «ні»).

1. Поява інею на деревах — явище хімічне

2. Горіння деревини — явище фізичне

3. Горіння магнію — явище хімічне

4. Утворення льоду — явище фізичне

5. Випадання осаду — явище фізичне

6 . Колір, запах, смак — хімічні властивості

7 . Речовини, що вступають у реакцію, є її продуктами

8 . Хімічними реакціями називають хімічні явища

9 . Під час хімічних реакцій відбувається перегрупування атомів

1 0 . Речовини реагують за умови приведення їх у контакт

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Сьогодні ми продовжимо вивчати хімічні явища і ви дізнаєтесь, що спостереження ,які ви описували на практичній роботі, можна записати на хімічній мові, за допомогою хімічних формул і коефіцієнтів. Такі записи називають хімічними рівняннями. Щоб навчитись складати хімічні рівняння необхідно крім хімічних символів (які є в періодичній системі, ми їх частково вивчили) і хімічних формул (ми їх навчились складати за валентністю),знати ще і закон збереження маси речовин.

Сьогодні ми дізнаємось:

1) Чи змінюється маса речовин під час хімічних перетворень?

2) Що відбувається з молекулами та атомами під час хімічної реакції?

Отже, тема уроку: «Закон збереження маси речовини під час хімічних реакцій».

ІІІ . Вивчення нового матеріалу.

Кожна наука базується на знаннях, які здобуло людство в процесі свого історичного розвитку.

Теоретично обґрунтоване та експериментально доведене наукове твердження,називається законом. Закон з’являється після пояснення та

узагальнення великої кількості фактів.

Його відкриття є справжньою подією в науці.

Хімія вивчає закони, що пояснюють перетворення сполук. До них належать закон збереження енергії та закон збереження маси речовини.

Уперше закон збереження маси речовини був відкритий Михайлом Ломоносовим у 1748 р. Знаменитий англійський фізик Роберт Бойль, прожарюючи у відкритій реторті різні метали та зважуючи їх до і після нагрівання, з’ясував, що маса металів збільшується. Він зробив висновок, що маса речовин у результаті хімічної реакції змінюється. Р. Бойль стверджував, що існує якась «вогняна матерія», що в разі нагрівання металу з’єднується з останнім, збільшуючи його масу.

М. В. Ломоносов, на відміну від Р. Бойля, прожарював метали не на відкритому повітрі, а в запаяних ретортах і зважував їх до і після прожарювання. Згідно з цими дослідами, учений довів, що маса речовин до і після реакції залишалася без змін.

Через понад 40 років після нього цей закон було відкрито ще раз французьким хіміком Лавуазьє, незалежно від свого попередника. Лавуазьє показав, що метал унаслідок нагрівання перетворюється на окалину в результаті приєднання порції найзвичайнісінького повітря. Окалина важча за метал, з якого вона утворилася, рівно на стільки, скільки важить кількість повітря, що з’єдналося з металом.

Закон збереження маси ввійшов в історію як закон Ломоносова — Лавуазьє. Його сучасне формулювання таке: з агальна маса речовин, що вступили в хімічну реакцію, дорівнює загальній масі речовин, що утворилися після реакції.

( m (реагентів) = m (продуктів) ).

Проведемо демонстраційний досдід, що ілюструє закон збереження маси речовин у лабораторних умовах.

Отже, прилад для досліду складається з двоколінної пробірки, терезів і різноважок. У двоколінну пробірку наливаємо розчини купрум(ІІ) сульфату ( CuCl 2 )й натрій гідроксиду ( NaOH ). Пробірку закриваємо корком й підвішуємо до терезів. За допомогою наважок терези переводимо у стан рівноваги. А після цього вміст двох колін пробірки змішуємо,корок при цьому закритий. Уважно спостерігаємо за перебігом реакції та рівновагою терезів.

Яку ознаку хімічної реакції ми спостерігаємо? Ми бачимо,що випав синій осад. Рівновага зберігається тому,що кількість атомів, а отже і їх загальна маса не змінилася, тобто маса речовин до і після реакції одна ­ кова.

Значення закону збереження маси полягає ось у чому:
1) він підтверджує, що речовини не зникають без сліду й не утворюються з нічого;
2) підтверджується висновок про те, що суть хімічних реакцій полягає в перегрупуванні атомів вихідних речовин й утворенні нових сполук;
3) завдяки йому можна складати рівняння реакцій і робити за ними розрахунки.

Межі застосування цього закону – хімічні перетворення.

При горінні сірки ( S ) масою 32г утворюється 64г Сульфур ( IV ) оксиду ( SO 2 ). Розрахуйте масу кисню (О 2 ), який сполучається з сіркою.

Відповідь: 32 г О 2

У хімії перетворення речовин прийнято описувати не словами, а за допомогою хімічних рівнянь .

Хімічне рівняння, як і схема реакції, складається з двох частин: лівої, у якій записують формули речовин, що вступили у реакцію (вихідні речовини, або реагенти), і правої, у якій вказують формули речовин, що утворилися після реакції (продукти реакції).

Як можна стисло записати таке перетворення?

(Реагенти —> Продукти реакції)

Складемо, наприклад, рівняння реакції утворення води Н 2 О – основна речовина життя. Вода складається з атомів Оксигену та Гідрогену.

Отже, для її добування необхідні прості речовини, одна з яких складається з атомів Оксигену ( кисень О 2 ), а друга — з атомів Гідрогену (водень Н 2 ).

У лівій частині рівняння записуємо вихідні речовини (реагенти) О 2 і Н 2 , а у правій — продукт реакції Н 2 О :

Цей схематичний запис називається схемою хімічної реакції. У лівій частині наведеного рівняння записана одна молекула водню й одна молекула кисню, які складаються з двох атомів Гідрогену й Оксигену (відповідно) — це реагенти. У правій частині рівняння записана одна молекула води— продукт реакції.

Але це ще не є рівнянням реакції — це схема ре​акції. Для того щоб схема перетворилася на рівняння, необхідно зрівняти число атомів кожного елемента в лівій і правій части​нах.

Для цього необхідно розставити коефіцієнти — цифри перед хімічними формулами, які вказують число молекул (атомів).

Якщо порахувати кількість атомів Гідрогену до реакції та після неї, то кількість їх буде однаковою. Проте цього не можна сказати про Оксиген: у реакцію вступає 2 атоми (молекула кисню складається з двох атомів), а після реакції в складі молекули води є лише 1 атом. Це суперечить закону збереження маси. Щоб це виправити, перед формулою водню в правій та лівій частині рівняння необхідно поставити коефіцієнт 2:

Тепер число атомів усіх елементів однакове, отже, коефіцієнти розставлені правильно. Щоб підкреслити, що коефіцієнти розставлені, стрілку між реагентами і продуктами в рівнянні необхідно замінити знаком «=».

Розставляючи коефіцієнти, слід пам’ятати такі правила:

1. Коефіцієнт – це велика цифра, яка ставиться перед формулою речовини.

2. Коефіцієнт належить всім хімічним елементам, які утворюють речовину.

3. Не можна ставити коефіцієнт всередину формули відповідної речовини.

4. Під час підбору коефіцієнтів перевіряють кількість атомів кожного елемента.

5. Коефіцієнт 1, як і індекс 1, не записується.

6. Оксиген ,як правило, урівнюють останнім.

7. Якщо кількість атомів елементів у лівій частині відповідає кількості атомів елементів у правій частині , знак → у схемі рівняння замінюється на знак =.

Рівняння хімічної реакції — це умовний запис хімічних перетворень за допомогою хімічних формул і коефіцієнтів.

Наше завдання — навчитися розставляти коефіцієнти в рівняннях хімічних реакцій.

Завдання 1. Поставте коефіцієнти в рівняннях реакцій. Постарайтеся скласти якомога більше рівнянь, переходячи з одного рівня на інший, складніший.

naurok.com.ua

§20. Закон збереження маси

Закон, як форма наукових знань

Основою пізнання – є експеримент. Англійський вчений XVII століття Роджер Бекон говорив: «Той, хто прагне відкриттів і твердого знання, а не здогадок і пророцтв, той хто не має наміру створювати ілюзорні світи у своїй уяві, але бажає випробовувати і досліджувати природу в її справжньому власному вигляді, має в усьому доходити істотних фактів».

Щоб дослідити природу вчені проводять продумані експерименти, різноманітні вимірювання і одержані чисельні співвідношення між виміряними величинами намагаються виразити математичними формулами. Це значить, що засобами математики і логічного мислення учені намагаються знайти в хаосі даних і фактів дещо правильне і закономірне, тобто відкрити науковий закон.

Закон – це узагальнення об’єктивних, незалежних від людини зв’язків між явищами, властивостями, тощо.

Закон піддають перевірці на багатьох об’єктах, шукають усе нові й нові випадки в практиці де цей закон проявляється. Якщо закон підтверджується знову і знову, його визнають правильним. Якщо якісь дослідження суперечать закону, закон змінюють. З розвитком науки закони змінюються, стають такими, що охоплюють дедалі більшу кількість явищ, даючи людям глибше і ширше розуміння природи. Хімічні закони дають змогу передбачити властивості речовин, перебіг хімічних реакцій, керувати хімічними перетвореннями.

Під час хімічних реакцій одні речовини перетворюються в інші. А чи відбуваються якісь зміни з масою речовин в результаті реакції? З цього приводу вчені висловлювали різні думки. Видатний англійський хімік Р. Бойль, прожарюючи у відкритій реторті різні метали і зважуючи їх до і після нагрівання, виявив, що маса металів збільшується. Ґрунтуючись на цих дослідах, він дійшов неправильного висновку, що маса речовини в результаті хімічних реакцій змінюється.

М. В. Ломоносов, на відміну від Р. Бойля, прожарював метали в запаяних ретортах і зважував їх до і після прожарювання. Він довів, що маса речовин до і після реакції залишається без змін. У 1748 році М. В. Ломоносов сформулював найважливіший закон хімії – закон збереження маси.

Такий же результат значно пізніше, не знаючи про дослідження Ломоносова, одержав французький учений А. Л. Лавуазьє, який сформулював закон збереження маси у 1789 р.

Сучасне формулювання закону збереження маси (інколи його ще називають законом Ломоносова-Лавуазьє) має вигляд:

Загальна маса речовин, які вступили в хімічну реакцію, дорівнює загальній масі речовин, які утворилися внаслідок реакції.

Отже, маса вихідних речовин (реагентів) дорівнює масі продуктів реакції. Якщо хімічну реакцію у загальному вигляді виразити схемою А + В = АВ, то закон збереження маси можна записати у такій формі: m(А + В) = m(АВ).

Закон збереження маси речовин можна пояснити так:

  1. Під час хімічних реакцій атоми не виникають з нічого і не зникають, а лише перегруповуються. Суть хімічної реакції полягає у перегрупуванні атомів.
  2. Загальна кількість атомів не змінюється.
  3. Загальна маса атомів залишається сталою до і після реакції.

Наприклад, під час взаємодії двохатомних молекул водню і хлору має утворитися стільки молекул хлороводню, щоб сумарна кількість атомів Гідрогену і Хлору в нових молекулах дорівнювала кількості цих атомів до реакції:

Оскільки, атоми мають сталу масу, не змінюється і маса речовини до і після реакції.

Чому в дослідах Бойля маса металів збільшувалась? Бо реакція проводилась у відкритому посуді, при цьому атоми металу сполучалися з молекулами кисню, що входить до складу повітря, і утворювалася нова речовина – оксид металу.

Спостерігаючи за горінням дров або вугілля, і порівнявши масу дров та масу утвореного попелу, можна подумати, що маса в результаті реакції зменшилась. Але, крім попелу, утворилось багато вуглекислого газу і водяної пари, які розсіялись у повітрі. Переконатися в тому, що маса речовин під час реакції не змінюється, можна на простому досліді. З цією метою скористаємося приладом, зображеним на рисунку.

В одне коліно двоколінної пробірки наллємо розчин купрум(ІІ) хлориду (CuCl2), а в інше – розчин лугу (NaOH). Перед проведенням хімічної реакції зрівноважимо прилад на технічних терезах. Нахиливши пробірку, змішаємо розчини. Одразу з’явиться блакитний осад.

Це свідчить про те, що між речовинами в розчинах відбулася хімічна реакція.

Рис. 64. Ілюстрування збереження маси під час перебігу хімічної реакції.

Проте рівновага терезів не порушилася, бо кількість атомів, а отже і їх загальна маса не змінилася.

Користуючись законом збереження маси, можна обчислити масу однієї з речовин, що вступила у реакцію, або однієї з утворених речовин, якщо відомі маси інших.

Приклад. Скільки грамів вуглекислого газу (CO2) виділилося в результаті розкладу малахіту (Cu2(OH)2CO3) масою 2,21 г, якщо при цьому утворився купрум оксид масою 1,59 г і вода масою 0,18 г?

www.chemistry.in.ua

Закон збереження маси

Опанувавши цю тему, ви зможете:

• знати, які знання називають законом;

• розрізняти схему реакції та хімічне рівняння;

• розуміти поняття «хімічне рівняння»;

• формулювати закон збереження маси речовин;

• пояснювати сутність закону збереження маси речовин і рівнянь реакцій;

• уміти складати рівняння хімічних реакцій, читати їх;

• формувати здатності до оволодіння хімічною мовою.

Закон як форма наукових знань. Кожна наука базується на знаннях, які здобуло людство в процесі свого історичного розвитку. Такі знання називають законами. Вони відображають найсуттєвіші повторювальні або сталі зв’язки між явищами, процесами, предметами в навколишньому світі.

Вивчені вами перші поняття періодичного закону дають деякі уявлення про існування в природі періодичності, починаючи з будови та властивостей частинок мікросвіту до видимих змін: зміна дня й ночі, пір року, фаз Місяця, відмирання листків на деревах восени та відродження їх навесні.

Кожний закон, відкритий у науці, є формою узагальнених знань, на основі яких можна базувати або передбачувати нові, ще не відкриті знання.

Хімія вивчає закони, що пояснюють перетворення сполук. До них належить закон збереження енергії та закон збереження маси речовин. Обидва закони сформульовані одночасно М. Ломоносовим у 1748 р. Природничі науки фізика й хімія розглядають кожний з них зокрема: фізика — закон збереження енергії, хімія — закон збереження маси речовин.

Закон збереження маси речовин. Уперте закон збереження маси речовин був відкритий М. Ломоносовим у 1748 р. На основі експериментальних досліджень, пов’язаних з прожарюванням речовин не у відкритій посудині, а в запаяній реторті, учений довів, що маса речовин разом з ретортою не змінювалася. Понад 40 років після нього цей закон було відкрито ще раз французьким хіміком А. Лавуазье, незалежно від свого попередника.

Проведемо демонстраційний дослід, що ілюструє закон збереження маси речовин у лабораторних умовах.

Прилад для досліду складається з двоколійної пробірки, терезів і різноважок (рис. 59). У двоколійну пробірку наллємо розчини реагентів. Зрівноважимо шальки терезів. Потім пoхилимо пробірку так, щоб уміст розчину з одного коліна перелився в друге. Уважно спостерігаємо за перебігом реакції та рівновагою терезів.

Для кращої наочності досліду потрібно вибрати вихідні речовини, які, взаємодіючи, дають яскраво виражені ознаки. Наприклад, розчини купрум(ІІ) сульфату й натрій гідроксиду.

— Чи порушилася рівновага? Прокоментуйте, чому.

Сучасне формулювання закону таке.

Маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися після реакції.

Якщо ж суть будь-якої хімічної реакції полягає в перегрупуванні атомів, з яких складаються сполуки (див. рис. 49), то очевидно, що атоми, складові вихідних речовин, входять до складу продуктів реакції. Отже, маса всіх атомів до реакції дорівнює масі атомів після реакції.

Рис. 59. Прилад для доведення закону збереження маси речовин

Хімічні реакції записують за допомогою хімічних рівнянь.

Хімічні рівняння. Хімічне рівняння, як і схема реакції, складається з двох частин: лівої, у якій записують формули речовин, що вступають у реакцію (вихідні речовини, або реагенти), і правої, у якій указують формули речовин, що утворилися після реакції (продукти реакції). Вихідні речовини й продукти реакції сполучаються знаком плюс (+), якщо їх більше ніж одна. Між лівою та правою частинами рівняння ставлять знак рівності (=). Наприклад:

За допомогою хімічних формул вищеподаний вираз записують так:

Якщо порахувати кількість атомів Гідрогену до та після реакції, то їх кількість буде однаковою. Проте цього не можна сказати про Оксиген: у реакцію вступає два атоми (молекула, що складається з двох атомів), а після реакції в складі молекули води є лише один атом. Щоб записаний вираз перетворився на рівняння, згідно із законом збереження маси речовин, треба зрівняти кількість усіх атомів до та після реакції. Для цього перед формулами речовин проставляють числа, що отримали назву коефіцієнти:

Рівняння читається так: два-аш-два плюс о-два дорівнює два-аш-два-O.

Переглянемо тепер схеми реакцій, наведені в § 13. У схемах (1), (2), (3), (9) кількість атомів Кальцію, Карбону, Гідрогену, Оксигену, Натрію й Хлору є однаковою до і після реакції. Отже, щоб записати рівняння цих реакцій, треба стрілки замінити знаками рівності (=). Отримаємо відповідно рівняння реакції (1), (2), (3), (9):

NaOH + НСl — NaCl + Н2O

У схемі (4) кількість атомів Купруму збігається, проте кількість атомів Оксигену є різного. Щоб кількість атомів Оксигену до й після реакції була однаковою, перед формулою купрум(ІІ) оксиду СuО поставимо коефіцієнт 2:

Це означає, що після реакції утворилося дві структурні частинки купрум(ІІ) оксиду. Для цього до реакції потрібно взяти два атоми Купруму. Правильне рівняння реакції окиснення міді матиме такий вигляд:

У схемі(7) у лівій частині є по одному атому Гідрогену та Хлору, а в правій — по два. Коефіцієнт 2 перед формулою хлоридної кислоти

НСl зрівняє кількість цих атомів. Рівняння реакції набуде такого вигляду:

Схема реакції (6) перетвориться на рівняння, якщо перед формулою хлоридної кислоти до реакції та перед формулою води після реакції поставити коефіцієнти 3:

Отже, можемо сформулювати визначення, що таке хімічне рівняння.

Хімічне рівняння — це умовний запис хімічної реакції за допомогою формул і коефіцієнтів.

Скориставшись знаннями про відносні молекулярні маси, математично перевіримо дію закону збереження маси речовин:

• Закон збереження маси речовин — один з фундаментальних законів хімії, який читається так: маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися після реакції.

• Закон збереження маси речовин узято за основу складання хімічних рівнянь.

• Хімічне рівняння — це умовний запис хімічної реакції за допомогою формул і коефіцієнтів.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ ПЕРЕВІРКИ ЗНАНЬ

1. Уставте пропущені слова у висловах:

Маса речовин, що вступають в реакцію, . масі речовин, що . після реакції.

Хімічне рівняння — це умовний запис . реакції за допомогою . і . .

Коефіцієнт — це число, яке ставлять перед . і позначає кількість окремих.

2. Укажіть правильний запис рівняння реакції:

а) Сu + О2 = СuО; б) 2Сu + O2 = 2СuО; в) Сu + О2 = 2СuО.

3. Порівняйте, чим відрізняються записи:

4. Прочитайте хімічні рівняння:

5. Поясніть, що означають цифри, поставлені перед формулами сполук у рівняннях реакцій у завданні 4.

6. Перетворіть на хімічні рівняння схеми реакцій:

7. Обґрунтуйте, чому між лівою та правою частинами рівняння ставлять знак рівності.

8. Перетворіть на хімічні рівняння схеми реакцій:

9. Перевірте розрахунком дію закону збереження маси речовин на прикладі хімічних рівнянь:

10. Допишіть пропущені формули сполук у схемах і перетворіть схеми на хімічні рівняння:

11 .Установіть відповідність між масою реагентів і масою продуктів реакції, користуючись законом збереження маси речовин.

www.subject.com.ua

admin