Masa tvari koje ulaze u kemijsku reakciju jednaka je masi tvari koje nastaju kao rezultat reakcije.

Zakon održanja mase poseban je slučaj općeg zakona prirode – zakona održanja materije i energije. Na temelju ovog zakona, kemijske reakcije mogu se prikazati pomoću kemijskih jednadžbi, pomoću kemijskih formula tvari i stehiometrijskih koeficijenata koji odražavaju relativne količine (broj molova) tvari uključenih u reakciju.

Na primjer, reakcija izgaranja metana napisana je na sljedeći način:

Zakon održanja mase tvari

(M.V. Lomonosov, 1748.; A. Lavoisier, 1789.)

Masa svih tvari koje sudjeluju u kemijskoj reakciji jednaka je masi svih produkata reakcije.

Atomsko-molekularna teorija objašnjava ovaj zakon na sljedeći način: kao rezultat kemijskih reakcija atomi ne nestaju niti se pojavljuju, već dolazi do njihovog preraspodjele (tj. kemijska transformacija je proces prekidanja nekih veza između atoma i stvaranja drugih, što rezultira tvari, dobivaju se molekule produkata reakcije). Budući da broj atoma prije i poslije reakcije ostaje nepromijenjen, njihova ukupna masa također se ne bi trebala mijenjati. Masa se shvaćala kao veličina koja karakterizira količinu materije.

Početkom 20. stoljeća revidirana je formulacija zakona održanja mase u vezi s pojavom teorije relativnosti (A. Einstein, 1905.), prema kojoj masa tijela ovisi o njegovoj brzini i , dakle, karakterizira ne samo količinu materije, već i njezino kretanje. Energija E koju primi tijelo povezana je s povećanjem njegove mase m relacijom E = m c 2, gdje je c brzina svjetlosti. Ovaj se omjer ne koristi u kemijskim reakcijama jer 1 kJ energije odgovara promjeni mase za ~10 -11 g i m se praktički ne može izmjeriti. U nuklearnim reakcijama, gdje je E ~10 6 puta veći nego u kemijskim reakcijama, m treba uzeti u obzir.

Na temelju zakona o održanju mase moguće je sastaviti jednadžbe kemijskih reakcija i pomoću njih napraviti izračune. Osnova je kvantitativne kemijske analize.

Zakon stalnosti sastava

Materijal iz Wikipedije - slobodne enciklopedije

Zakon stalnosti sastava ( J.L. Proust, 1801 -1808.) - bilo koji specifičan kemijski čisti spoj, bez obzira na način njegove priprave, sastoji se od istog kemijski elementi, a omjeri njihovih masa su konstantni, i relativni brojevi njihov atomi izražavaju se kao cijeli brojevi. Ovo je jedan od osnovnih zakona kemija.

Zakon stalnosti sastava nije zadovoljen za Berthollides(spojevi promjenjivog sastava). Međutim, zbog jednostavnosti, sastav mnogih Berthollidesa napisan je kao konstantan. Na primjer, sastav željezov(II) oksid zapisano kao FeO (umjesto preciznije formule Fe 1-x O).

ZAKON KONSTANTNOG SASTAVA

Prema zakonu stalnosti sastava svaka čista tvar ima stalan sastav, bez obzira na način njezine priprave. Dakle, kalcijev oksid se može dobiti na sljedeće načine: Bez obzira kako je tvar CaO dobivena, ona ima stalan sastav: jedan atom kalcija i jedan atom kisika tvore molekulu kalcijevog oksida CaO. Odredite molarnu masu CaO: Maseni udio Ca određujemo pomoću formule: Zaključak: U kemijski čistom oksidu maseni udio kalcija je uvijek 71,4%, a kisika 28,6%.

Zakon višekratnika

Zakon višestrukih omjera jedan je od stehiometrijski zakoni kemija: ako dva tvari (jednostavan ili kompleks) međusobno tvore više od jednog spoja, tada su mase jedne tvari prema istoj masi druge tvari povezane kao cijeli brojevi, obično mala.

1. Zakon održanja mase i energije.

Ovo je pročišćeni zakon. Uključuje dva zakona.

ja Zakon o očuvanju mase : Masa tvari koje su ušle u reakciju jednaka je masi produkata reakcije.

Ovaj zakon je otkrio M. V. Lomonosov 1748. godine, a dopunio ga je 1789. godine A. L. Lavoisier.

Tijekom reakcije, masa svake 1 element.

Ovaj vam zakon omogućuje sastavljanje jednadžbi kemijskih reakcija i izvođenje izračuna na temelju njih. Nije apsolutna (vidi dolje). Zakon održanja energije je apsolutan.

2.Zakon održanja energije: Energija ne nastaje ni iz čega i ne nestaje, već samo prelazi iz jedne vrste u drugu.

Ovaj zakon je rezultat rada A. Einsteina. Utvrdio je vezu između energije i mase materije (1905.):

E = ts 2,(6)

Gdje S- brzina svjetlosti u vakuumu, jednaka -300 000 km/s. Budući da se energija oslobađa ili apsorbira kao rezultat kemijske reakcije, tada se, u skladu s Einsteinovom jednadžbom, mijenja i masa tvari. Međutim, ta je promjena toliko mala da se u praksi ne uzima u obzir (tzv. defekt mase).

Stvaranje jednog mola klorovodika iz jednostavnih tvari prati toplinski učinak od 92,3 kJ/mol, što odgovara gubitku mase tvari ("defekt mase") od oko 10 -9 g.

Sljedeći zakoni vrijede samo za spojeve s konstantnim sastavom molekula- daltonisti Razlikuju se od spojeva koji imaju promjenjiv sastav molekula - Berthollides.

Metalne legure sadrže spojeve tipa M t M l, Gdje T I n- varijable.

2. Zakon stalnosti sastava (J. L. Proust, 1801.).

Omjer između masa kemijskih elemenata koji čine određeni spoj stalna je vrijednost, neovisno o načinu njegova dobivanja.

3. Zakon višekratnika (J. Dalton, 1803.).

Ako dva elementa međusobno tvore nekoliko kemijskih spojeva, tada se mase jednog elementa po određenoj masi drugog međusobno odnose kao mali cijeli brojevi.

U ugljičnom monoksidu (II) CO: M(C)/M(O) = 12/16 = 3/4, u ugljičnom monoksidu (IV) CO 2: M(C)/M(2O) = 12/32 = 3 /8. Prema tome, mase ugljika po određenoj masi kisika u ovim spojevima su sljedeće:

3 / 4: 3 / 8 =2:1

4. Zakon jednostavnih volumetrijskih odnosa (J. L. Gay-Lussac, 1808.).

Volumeni reagirajućih plinova odnose se jedan na drugi i na volumene plinova formiranih kao mali cijeli brojevi.

U reakciji stvaranja amonijaka u skladu sa stehiometrijskim koeficijentima u reakcijskoj jednadžbi:

H 2 + 3N 2 = 2NH 3 dobivamo da je V(N 2) : V(H 2) : V(NH 3) = 1:3:2.

5. Avogadrov zakon (1811). Jednaki volumeni različitih plinova pod istim uvjetima (p i T) sadrže isti broj molekula.

Ovaj zakon slijedi iz analize Mendeleev-Clapeyronove jednadžbe stanja idealnog plina:

rV = nRT.

Ova se jednadžba može napisati za dva plina: p 1 V 1= V 1 RT 1, str. 2 V 2= V 2 RT 2 .

Ako postoji ravnopravnost p 1 = p 2 , T 1 = T 2 I V i = V 2 količine tvari plinova bit će jednake: n 1= n 2 ili, uzimajući u obzir Avogadrov broj:

n 1 · N A = n 2 · N A,

odnosno broj molekula tih plinova bit će jednak.

Avogadrov zakon ima posljedice:

1. Isti broj molekula bilo kojeg plina pod istim uvjetima zauzima isti volumen.

2. Mase plinova uzetih u istim volumenima pod istim uvjetima (p, T) odnose se jedna na drugu kao njihove molarne mase:

t 1 / t 2 = M 1 / M 2.(7)

Ova posljedica proizlazi iz jednakosti količina tvari ovih plinova (vidi gore): ν 1 = ν 2 .

Zamjenom umjesto količine tvari omjerom njezine mase i molarne mase (jednadžba 2), dobivamo:

t 1 /M 1 = t 2 /M 2

t 1 / t 2 = M g / M 2.

Drugi korolar omogućuje nam izvođenje jednadžbe za određivanje molarne mase nepoznatog plina iz poznate vrijednosti relativne gustoće tog plina prema drugom poznatom plinu.

Nakon zamjene volumena prvog i drugog plina, koji su jednaki, u brojnik i nazivnik lijeve strane jednadžbe 7, dobivamo:

t 1· V 2 / t 2 · V 1 = M 1 / M 2.

Omjer mase tvari i njenog volumena zamijenjen je gustoćom (vidi jednadžbu 5):

P 1 / P 2 = M 1 / M 2

i dobivamo jednadžbu za izračunavanje molekulske mase prvog plina iz drugog:

M 1= (ρ 1 / ρ 2) M 2 = D 1/2 M 2(8)

Ili općenito:

M = D G M g (9)

Gdje D G- relativna gustoća prvog plina prema drugom.

Ako je poznata gustoća vodika danog plina, upotrijebite jednadžbu:

M = 2DN2.(10)

Ako je poznata gustoća plina u zraku, upotrijebite jednadžbu:

M = 29D zraka. (11)

Zakon održanja mase i energije

Nakon dokaza o postojanju atoma i molekula, najvažnije otkriće atomsko-molekularne teorije bio je zakon održanja mase koji je kao filozofski koncept formulirao veliki ruski znanstvenik Mihail Vasiljevič Lomonosov (1711.-1765.) 1748. godine i eksperimentalno potvrdio sam 1756. i neovisno od njega francuski kemičar A.L. Lavoisier 1789.

Masa svih tvari koje sudjeluju u kemijskoj reakciji jednaka je masi svih produkata reakcije.

Eksperimenti sagorevanja tvari koji su provedeni prije Lomonosova sugerirali su da se masa tvari ne očuva tijekom reakcije. Zagrijavanjem na zraku živa se pretvarala u crveni kamenac čija je masa bila veća od mase metala. Masa pepela nastala tijekom izgaranja drva, naprotiv, uvijek je manja od mase izvorne tvari.

Lomonosov je proveo jednostavan eksperiment koji je pokazao da je izgaranje metala adicijska reakcija, a povećanje mase metala nastaje zbog dodavanja dijela zraka. Kalcinirao je metale u zatvorenoj staklenoj posudi i otkrio da se masa posude nije promijenila, iako je došlo do kemijske reakcije. Nakon otvaranja posude ušao je zrak i masa posude se povećala. Dakle, uz pažljivo mjerenje mase svih sudionika u reakciji, ispada da je masa tvari tijekom kemijske reakcije očuvana. Zakon održanja mase bio je od velike važnosti za atomsko-molekularnu teoriju. Potvrdio je da su atomi nedjeljivi i da se ne mijenjaju tijekom kemijskih reakcija. Molekule tijekom reakcije izmjenjuju atome, ali se ukupan broj atoma svake vrste ne mijenja, pa se stoga ukupna masa tvari tijekom reakcije održava.

Zakon održanja mase poseban je slučaj općeg zakona prirode – zakona održanja energije, koji kaže da je energija izoliranog sustava konstantna. Energija je mjera kretanja i međudjelovanja različitih vrsta materije. Tijekom bilo kojeg procesa u izoliranom sustavu, energija se niti proizvodi niti uništava, može samo prijeći iz jednog oblika u drugi.

Jedan oblik energije je takozvana energija mirovanja, koja je povezana s masom Einsteinovom relacijom

gdje je c brzina svjetlosti u vakuumu (c = 3,108 m/s). Ovaj odnos pokazuje da se masa može pretvoriti u energiju i obrnuto. Upravo se to događa u svim nuklearnim reakcijama, pa se stoga krši zakon o održanju mase u nuklearnim procesima. Međutim, zakon održanja energije ostaje vrijedan iu ovom slučaju, ako uzmemo u obzir energiju mirovanja.

U kemijskim reakcijama, promjena mase uzrokovana oslobađanjem ili apsorpcijom energije vrlo je mala. Tipični toplinski učinak kemijske reakcije po redu veličine je 100 kJ/mol. Izračunajmo kako se mijenja masa:

∆m = ∆E/s2 = 105 / (3 108)2 ~ 10-12 kg/mol = 10-9 g/mol.

Primjeri rješavanja problema

1. Odredite masu natrijeva jodida NaI s količinom tvari 0,6 mol.

Dato je: ν(NaI)= 0,6 mol.

Nađi: m(NaI) =?

Odredite masu NaI:

Odgovor: 90 g.

2. Odredite količinu atomskog bora u natrijevom tetraboratu Na 2 B 4 O 7 mase 40,4 g.

Zadano je: m(Na 2 B 4 O 7) = 40,4 g.

Nađi: ν(B)=?

Otopina. Molarna masa natrijeva tetraborata je 202 g/mol. Odredite količinu tvari Na 2 B 4 O 7:

ν(Na 2 B 4 O 7) = m (Na 2 B 4 O 7)/ M (Na 2 B 4 O 7) = 40,4/202 = 0,2 mol.

Podsjetimo se da 1 mol molekule natrijeva tetraborata sadrži 2 mola atoma natrija, 4 mola atoma bora i 7 mola atoma kisika (vidi formulu natrijeva tetraborata). Tada je količina atomske tvari bora jednaka:

ν(B)= 4 ν (Na 2 B 4 O 7) = 4 0,2 = 0,8 mol.

Odgovor: 0,8 mol

3.Koju masu fosfora treba sagorjeti da bi se dobio fosforov oksid (V) mase 7,1 g?

Zadano je: m(P 2 O 5) = 7,1 g.

Nađi: m(P) =?

Rješenje: napišite jednadžbu reakcije gorenja fosfora i poredajte stehiometrijske koeficijente.

4P+ 5O 2 = 2P 2 O 5

Odredite količinu tvari P 2 O 5 koja rezultira reakcijom.

ν(P 2 O 5) = m (P 2 O 5)/ M (P 2 O 5) = 7,1/142 = 0,05 mol.

Iz reakcijske jednadžbe slijedi da je ν(P 2 O 5) = 2 ν(P), stoga je količina fosfora potrebna u reakciji jednaka:

ν(P 2 O 5)= 2 ν(P) = 2 0,05= 0,1 mol.

Odavde nalazimo masu fosfora:

m(P) = ν(P) M(P) = 0,1 31 = 3,1 g.

Odgovor: 3,1 g.

4. Kolika masa amonijevog klorida nastaje kada klorovodik mase 7,3 g reagira s amonijakom mase 5,1 g? Koji plin će ostati u višku? Odredite masu viška.

Dobiveno: m(HCl)=7,3 g; m(NH3)=5,1 g.

Nađi: m(NH 4 Cl) =? m(višak) =?

Rješenje: napišite jednadžbu reakcije.

HCl + NH3 = NH4Cl

Ovaj zadatak govori o "višku" i "manjku". Izračunavamo količine klorovodika i amonijaka te određujemo koji je plin u višku.

masovni kemijski zakon o održanju atoma

ν(HCl) = m(HCl)/ M(HCl) = 7,3/36,5 = 0,2 mola;

ν(NH3) = m(NH3)/ M(NH3) = 5,1/17 = 0,3 mol.

Amonijak je u višku, pa računamo prema manjku, t.j. za klorovodik. Iz jednadžbe reakcije proizlazi da je ν(HCl) = ν(NH 4 Cl) = 0,2 mol. Odredite masu amonijeva klorida.

m(NH 4 Cl) = ν(NH 4 Cl) M(NH 4 Cl) = 0,2 53,5 = 10,7 g.

Utvrdili smo da je amonijak u višku (u odnosu na količinu tvari višak je 0,1 mol). Izračunajmo masu viška amonijaka.

m(NH3) = ν(NH3) M(NH3) = 0,1 17 = 1,7 g.

Odgovor: 1,7 g.

5.Kolika je masa 12 mola aluminijskog neotpada?

Dato je: ν(AL(NO3)3)= 12 mol

Pronađite: m (AL(NO3)3)=?

Rješenje: Mr (AL(NO3)3= 27+14*3+16*9=27+42+144=213 g/mol

m=M* ν 213*12=2556g

Odgovor: 2556g

6. koliko molova magnezijevog karbonata ima u 64g. Magnezijev karbonat?

Dato je: m(Mg Co3)=64

Nađi: ν(Mg Co3)=?

Rješenje: Mr(Mg Co3)=24+12+16*3=36+48=84 g/mol

v = m/M 64/84 = 0,76 mol

Odgovor: 0,76 mol

7. Koliko molova ima 420g. FeO?

Dato je: m(FeO)=420g.

Nađi: ν(FeO)=?

Rješenje: Mr(FeO)=56+16=72

v = m/M 420/72 = 5,8 mol

Odgovor: 5,8 mol

8.Kolika je masa kuhinjske soli u 2,5 mola tvari?

Zadano je: ν(NaCl)=2,5 mol

Nađi: m(NaCl)=?

Rješenje: Mr(NaCl)=23+35=58

m=M* ν 58*2,5=145g.

Odgovor: 145g.

9. Koliko molova ima 250 g ZnO?

Dato je: m(ZnO)=250g

Nađi: ν(ZnO)=?

Rješenje: (ZnO)=65+16=81 g/mol

ν = m/M 250/81 = 3

Odgovor: 3 mola

10. Odredite masu natrijeva jodida NaI?

Dato je: ν(NaI)= 0,6 mol.

Nađi: m(NaI) =?

Otopina. Molarna masa natrijevog jodida je:

M(NaI) = M(Na) + M(I) = 23 + 127 = 150 g/mol

Odredite masu NaI:

m(NaI) = ν(NaI) M(NaI) = 0,6 150 = 90 g.

Odgovor: 90 g

A energija se ne čuva odvojeno, nego zajedno: umjesto dva naizgled različita zakona očuvanja Newtonove fizike, u relativističkoj fizici djeluje jedan - kombinirani zakon održanja mase i energije. Einstein je dao prvi primjer transformacije mase i energije iste 1905. godine. Raspravljao je o emisiji elektromagnetskih valova od strane tijela, a vjerovalo se da valovi napuštaju tijelo simetrično u...

Nekoliko tijela međusobno djeluju samo gravitacijskim i elastičnim silama i ne djeluju vanjske sile, tada za bilo koju interakciju tijela zbroj kinetičke i potencijalne energije tijela ostaje konstantan. Ova se tvrdnja naziva zakonom održanja energije u mehaničkim procesima. Zbroj kinetičke i potencijalne energije tijela naziva se ukupna mehanička energija. Zato...

Novi smjer istraživanja - kemijska fizika, disciplina posredna između fizike i kemije. 4. Onečišćenje okoliša. Atmosfera, voda, tlo, hrana Najraširenije i najznačajnije je kemijsko onečišćenje okoliša za njega neuobičajenim tvarima kemijske prirode. Među njima su plinoviti i aerosolni zagađivači industrijskog i kućnog podrijetla. Napreduje i...

Prostor slijedi temeljni zakon prirode - zakon o održanju kutne količine gibanja: kutna količina gibanja zatvorenog sustava je očuvana, odnosno ne mijenja se tijekom vremena. Simetrija i proces spoznaje Vezu između simetrije prostora i zakona očuvanja uspostavio je njemački matematičar Emmy Noether (1882.-1935.). Formulirala je i dokazala temeljni teorem matematičke fizike...

Među temeljnim zakonima kemije je zakon o održanju mase tvari, koji je formuliran kao opći pojam. očuvanje materije i kretanja veliki ruski znanstvenik M.V. Lomonosov 1748. godine i eksperimentalno potvrđen od strane francuskog kemičara A.-L.

Suvremeni tekst zakona:

masa tvari koje su stupile u kemijsku reakciju jednaka je masi tvari koje nastaju kao rezultat reakcije.

To jest, u kemijskim reakcijama broj atoma prije i poslije reakcije ostaje isti, na primjer: H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2 H 2 O.

Međutim, gotovo sve reakcije praćene su oslobađanjem ili apsorpcijom topline. Interakcija kiseline i lužine uvijek uključuje oslobađanje energije u okolinu (egzotermna reakcija), tako da gornja jednadžba ne odražava u potpunosti proces. Ispravnije bi bilo ovu reakciju napisati na sljedeći način

H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2 H 2 O + Q, gdje je Q 113,7 kJ.

Postoji li tu proturječnost sa zakonom o održanju mase tvari?

Mnogo kasnije, 1905. godine, A. Einstein je utvrdio kvantitativni odnos između mase m i energije sustava E: E = m ∙ c 2, gdje je c brzina svjetlosti u vakuumu (oko 300 000 km/s ili 3∙ 10 10 cm/s ). Pomoću Einsteinove jednadžbe određujemo promjenu mase (u gramima) za našu reakciju

Δm = Δ E/s 2 = (113,7 ∙10 10 g∙cm 2 /g)/ (3∙10 10 cm/s) 2 = 1,26 ∙10 –9 g.

Trenutno je nemoguće otkriti tako zanemarive promjene mase. Dakle, zakon održanja mase tvari praktički vrijedi za kemijske reakcije, ali teoretski nije strog - ne može se primijeniti na procese koji su popraćeni oslobađanjem vrlo velike količine energije, na primjer, na termonuklearne reakcije .

Dakle, zakon održanja mase i zakon održanja energije ne postoje odvojeno jedan od drugog. U prirodi se očituje jedan zakon – zakon održanja mase i energije. Kao i drugi zakoni prirode, zakon o održanju mase tvari ima veliku vrijednost praktični značaj. Stoga je pomoću njega moguće utvrditi kvantitativne odnose između tvari koje prolaze kroz kemijske transformacije.

U jednadžbi kemijske reakcije svaka formula predstavlja jedan mol odgovarajuće tvari. Stoga, znajući molarne mase tvari koje sudjeluju u reakciji, možemo koristiti reakcijsku jednadžbu kako bismo pronašli odnos između masa tvari koje reagiraju i onih koje nastaju kao rezultat. Ako reakcija uključuje tvari u plinovitom stanju, tada jednadžba reakcije omogućuje pronalaženje njihovih volumnih omjera.

Dakle, izračuni pomoću kemijskih jednadžbi, tj. stehiometrijski proračuni, temelje se na zakonu održanja mase tvari. Međutim, u stvarnim uvjetima, zbog nedovršenosti procesa ili raznih gubitaka, masa nastalih proizvoda često je manja od mase koja bi trebala biti prema zakonu održanja mase tvari.

Prinos produkta reakcije(ili maseni udio iskorištenja) je omjer, izražen kao postotak, mase stvarno dobivenog proizvoda i njegove mase, koji bi trebao biti dobiven u skladu s teoretskim izračunom:

η = m (X) / m teor. (X),

gdje je η prinos proizvoda, %; m (X) – masa proizvoda X dobivena u stvarnom procesu; m teor. (X) – teoretski izračunata masa tvari X.

U onim zadacima gdje iskorištenje proizvoda nije specificirano, pretpostavlja se da je kvantitativno, tj. η = 100%.

PRIMJERI RJEŠAVANJA ZADATAKA (izračuni pomoću kemijskih jednadžbi)

Zadatak 1.Željezo se može dobiti redukcijom željezovog(III) oksida aluminijem. Odredite koliko je aluminija potrebno za dobivanje 140 g željeza?

Rješenje 1. Napišimo jednadžbu reakcije: Fe 2 O 3 + 2Al = 2 Fe + Al 2 O 3

Odredimo količinu željezne tvari koju treba dobiti:

ν (Fe) = m (Fe)/ M(Fe) = 140 g/ 56 g/mol = 2,5 mol.

Iz jednadžbe reakcije jasno je da su za dobivanje željeza u količini od 2 mola tvari potrebna 2 mola aluminija, tj.

ν (Al)/ ν (Fe) = 2/2, dakle ν (Al) = ν (Fe) = 2,5 mol.

Sada možete odrediti masu aluminija:

m (Al) = M(Al)∙ ν(Al) = 27 g/mol ∙ 2,5 mol = 67,5 g.

Odgovor: za dobivanje 140 g željeza trebat će vam 67,5 g aluminija.

Rješenje 2. Takvi se problemi mogu riješiti izradom proporcija. Iz jednadžbe reakcije jasno je da su za proizvodnju željeza u količini od 2 mola tvari potrebna 2 mola aluminija. Zapišimo:

Za dobivanje (2∙56) g = 112 g Fe potrebno je (2∙27) g = 54 g Al

» » » » 140 g Fe » » » » m (Al)

Napravimo proporciju: 112: 54 = 140: m(Al), odavde slijedi

m(Al) = 140 ∙ 54 /112 = 67,5 g

Zadatak 2. Koliki će se volumen vodika osloboditi (normalni uvjeti) ako se 10,8 g aluminija otopi u suvišku klorovodične kiseline?

Otopina. Napišimo jednadžbu reakcije: 6HCl + 2Al = 2AlCl 3 + 3H 2

Odredimo količinu tvari aluminija koja je reagirala

ν (Al) = m (Al)/ M (Al) = 10,8 g / 27 g/mol = 0,4 mol.

Iz jednadžbe reakcije proizlazi da se pri otapanju 2 mola aluminija dobije 3 mola vodika H2, t.j. ν (Al)/ ν (H 2) = 2/3, dakle,

ν (H 2) = 3 ν (Al)/2 = 3 ∙0,4 mol/2 = 0,6 mol.

Izračunajmo volumen vodika:

V(H 2) = V M ∙ ν (H 2) = 22,4 l/mol ∙ 0,6 mol = 13,44 l.

Odgovor: kada se 10,8 g Al otopi u klorovodičnoj kiselini, dobit će se 13,44 litara vodika.

Zadatak 3. Koliki volumen sumporovog (IV) oksida treba oksidirati kisikom da bi se dobilo 20 g sumporovog (VI) oksida? Uvjeti su normalni, iskorištenje proizvoda je 80%.

Otopina. Napišimo jednadžbu reakcije: 2SO 2 + O 2 = 2SO 3

Odredimo masu sumporovog oksida (VI), koja se dobiva u kvantitativnom prinosu proizvoda (tj. teorijski), pomoću formule

η = m (X) / m teor. (X),

gdje je η jednako 0,8 (ili 80%) prema uvjetima problema.

Slijedi: m teor (SO 3) = m (SO 3) / η (SO 3) = 20/0,8 = 25 g.

Koliko tvari sumporovog (VI) oksida ima 25 g određuje se formulom

ν (SO 3) = m (SO 3)/ M (SO 3) = 25 g/(32 +3∙16) g/mol = 25/80 = 0,3125 mol.

Iz jednadžbe reakcije slijedi da

ν (SO 2 )/ ν (SO 3 ) = 2/2, dakle

ν (SO 2 ) = ν (SO 3 ) = 0,3125 mol.

Ostalo je još odrediti volumen sumporovog oksida (IV) u normalnim uvjetima: V o (SO 2) = V M ∙ ν (SO 2) = 22,4 l/mol ∙ 0,3125 mol = 7 l.

Odgovor: za dobivanje 20 g sumpornog oksida (VI) trebat će vam 7 litara sumpornog oksida (IV).

Problem 4. Otopini koja je sadržavala 25,5 g srebrnog nitrata dodana je otopina koja je sadržavala 7,8 g natrijevog sulfida. Kolika je masa nastalog sedimenta?

Otopina. Napišimo jednadžbu reakcije koja se odvija:

2AgNO 3 + Na 2 S = Ag 2 S↓ + 2NaNO 3.

Budući da se količina tvari i masa proizvoda izračunavaju na temelju mase i količine tvari uzete u nedostatku, stoga je prvo potrebno odrediti količine tvari srebro nitrat i natrijev sulfid:

ν (AgNO3) = m (AgNO3) / M (AgNO3) = 25,5 g / 170 g/mol = 0,15 mol;

ν (Na2S) = m (Na2S)/ M (Na2S) = 7,8 g / 78 g/mol = 0,1 mol.

Prema jednadžbi reakcije: na svaka 2 mola AgNO 3 potreban je 1 mol Na 2 S (tj. upola manje), što znači:

po 0,15 mol AgNO 3 » » » » ν ’ mol Na 2 S.

Tada je ν ’ (Na 2 S) = ½ ∙ 0,15 mol = 0,075 mol,

stoga se natrijev sulfid uzima u suvišku i proračun se mora provesti na temelju količine tvari AgNO 3.

Iz jednadžbe reakcije slijedi:

ν(Ag 2 S) = ν (Na 2 S) = ν (AgNO 3)/2 = 0,15 mol/2 = 0,075 mol.

Sada možemo odrediti masu srebrnog sulfida koji se istaložio: m(Ag 2 S) = M(Ag 2 S) ∙ ν(Ag 2 S) = 248 g/mol ∙ 0,075 mol = 18,6 g.

Odgovor: Masa nastalog taloga je 18,6 g.

Zakon višekratnika

Što se događa ako dva elementa mogu međusobno tvoriti više kemijskih spojeva? Godine 1803. veliki engleski kemičar J. Dalton pokazao je:

● Ako dva elementa međusobno tvore nekoliko spojeva, tada se mase jednog od elemenata koje padaju na istu masu drugog međusobno odnose kao mali cijeli brojevi.

Taj je zakon potvrdio atomističke ideje o građi tvari: budući da su elementi spojeni u više omjera, stoga se kemijski spojevi razlikuju cijelim brojem atoma. Oni predstavljaju najmanju količinu elementa koji ulazi u spoj. Na primjer, na 1 g dušika u njegovim oksidima N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 5 dolazi 0,57; 1.14; 1,71; 2.28; i 2,85 g kisika, što odgovara omjeru 1:2:3:4:5.

Međutim, u slučaju spojeva promjenjivog sastava, zakon višestrukih omjera nije primjenjiv.

Zakon stalnosti sastava

Ovaj zakon otkrio je francuski znanstvenik J. Proust 1801. godine:

● Svaka kemijski čista pojedinačna tvar uvijek ima isti kvantitativni sastav, bez obzira na način njezine priprave.

Na primjer, sumporni dioksid se može proizvesti spaljivanjem sumpora ili djelovanjem kiselina na sulfite, ili djelovanjem koncentrirane sumporne kiseline na bakar. U svakom slučaju, molekula sumporovog dioksida sastojat će se od jednog atoma sumpora i dva atoma kisika - SO 2, tj. maseni odnos sumpora i kisika uvijek je 1:1.

Proustov zakon bio je od temeljne važnosti za kemiju - doveo je do ideje o postojanju molekula i potvrdio nedjeljivost atoma. Tvari stalnog sastava nazvane su "daltonidi" u čast Daltona.

Zakon stalnosti sastava također vrijedi samo za tvari molekularne strukture. Trenutačno je poznat velik broj spojeva koji se ne pokoravaju zakonu stalnosti sastava i zakonu višestrukih omjera; zovu se spojevi promjenjivog sastava (najčešće su to oksidi, sulfidi, nitridi, hidridi itd.) . U takvim spojevima po jedinici mase jednog elementa može postojati različita masa drugog elementa. Na primjer, sastav titanovih (II) i (IV) oksida, ovisno o uvjetima sinteze, može biti sljedeći: TiO 0,8–1,2 i TiO 1,9–2,0.

Spojevi promjenjivog sastava dobivaju se zbog nedostataka u kristalnoj rešetki tijekom procesa kristalizacije tvari. Zbog prisutnosti šupljina ili viška atoma u kristalnoj rešetki, neki materijali pokazuju mnoga nova i zanimljiva svojstva, kao što su svojstva poluvodiča.

Zakon ekvivalenata

Proučavajući omjer masa kiselina i baza koje međusobno djeluju i tvore soli, I. Richter je 1792.-1800. došao do zaključka da su mase jedne tvari koja reagira s istom masom druge tvari međusobno povezane kao jednostavni cijeli brojevi. Kasnije je D. Dalton uveo koncept “vezne težine”, koji je sada zamijenjen konceptom ekvivalenta.

● Tvari međusobno reagiraju u količinama proporcionalnim svojim ekvivalentima.

Za rješavanje nekih problema koristi se druga formulacija ovog zakona:

● Mase (volumeni) tvari koje međusobno reagiraju proporcionalne su njihovim ekvivalentnim masama (volumenima):

m A / m B = E A / E B,

gdje su m A i m B mase reaktanata A i B,

E A i E B su ekvivalentne mase ovih tvari.

ZAKONI O PLINU

Zakon održanja mase i energije

U nuklearnim reakcijama, promjene u energiji su toliko značajne da se više ne može zanemariti ekvivalentnost mase i energije. Ako promatrate samo promjenu mase, čini se da je prekršen zakon održanja.

Da biste to vidjeli, razmotrite odnos između mase i energije u jedinicama ljestvice atomske mase. Zatim u jednadžbu e = mc 2će uključivati ​​više od 1 G masa, i masa 1 na ljestvici atomske težine, približno jednaka težini jezgre atoma vodika-1, najlakše poznate atomske jezgre. U stvarnosti, masa 1 na atomskoj ljestvici je 1,67 · 10 -24 G.

Unatoč enormnoj veličini c2, energija ekvivalentna tako beznačajnoj masi je samo 0,0015 erg.

Na normalnim svakodnevnim ljestvicama 0,0015 erg Doista, vrijednost je mala, ali na atomskoj ljestvici jednaka je otprilike milijardu elektron volti - to je već impresivna brojka. Prema nedavnim mjerenjima, masa 1 na atomskoj ljestvici je ekvivalentna 0,931478 Gav ili 931.478 Mev.

Ako masu vodikove jezgre stavimo na 1,00797, to će biti ekvivalentno energiji od 0,938 905 Bev, a masa četiri takve jezgre vodika ekvivalentna je energiji od 3,75562 Gav. S druge strane, masa jezgre helija, jednaka 4,00280 na ljestvici atomske težine, ekvivalentna je energiji od 3,72803 Gav. Kada se četiri jezgre vodika pretvore u jednu jezgru helija, gubitak mase je stoga 0,02759 Gav odnosno 27.59 Mev. Pokazalo se da je izmjerena energija oslobođena tijekom ove reakcije vrlo blizu teorijske vrijednosti. Istraživanja su pokazala da u svim nuklearnim reakcijama ovog tipa oslobođena energija odgovara izgubljenoj masi prema Einsteinovoj jednadžbi. Kao rezultat toga, postalo je uobičajeno govoriti ne o zakonu održanja samo mase ili samo energije, već o zakon o održanju mase i energije. Međutim, možemo jednostavno govoriti o zakonu održanja energije, što znači da je masa oblik energije. To je upravo ono što ću raditi u budućnosti.

Vratimo se sada izvoru sunčeve energije. Ako doista proizlazi iz transformacije jezgri vodika u helij, kolosalna energija koja se stvara i zrači u okolni prostor mora biti uravnotežena ekvivalentnim nestankom mase.

Ukupna energija zračenja Sunca, kao što sam već rekao, iznosi 5,6 · 10 27 kal/min,što je ekvivalentno 3,8 · 10 33 erg/sek. Dijeleći s c 2, nalazimo da je zračenje ovog

energija ekvivalentna gubitku od 4,2 · 10 12 G u 1 sek, odnosno 276.000.000 T u 1 min.

Prema meteoritskoj teoriji sunčevog zračenja, svake minute 1.2 · 10 20 G meteorit materija. Ovaj stalni dodatak Sunčevoj masi smanjuje duljinu svake godine za dvije sekunde. Gubitak mase tijekom pretvorbe vodika u helij iznosi približno jedan tridesetmilijunti dio povećanja mase koji zahtijeva teorija meteorita. Kao rezultat gubitka Sunčeve mase zbog nuklearnih reakcija, godina bi se povećala za samo jednu sekundu u petnaest milijuna godina. Promjenu duljine godine teško je uočiti i za nas nema praktičnog značaja.

Iz knjige Neutrino - sablasna čestica atoma Isaaca Asimova

Poglavlje 4. Veza između mase i energije Neočuvanje mase Novo razumijevanje strukture atoma ojačalo je povjerenje fizičara da se zakoni održanja ne primjenjuju samo na svakodnevni svijet oko nas, već i na golemi svijet koji proučavaju astronomi. Ali

Iz knjige Nuklearna energija u vojne svrhe autor Smith Henry Dewolf

OČUVANJE MASE I ENERGIJE 1.2. Postoje dva principa koji su postali kamen temeljac građevine moderne znanosti. Prvo načelo, materija se ne stvara niti uništava i samo prelazi iz jednog oblika u drugi, izraženo je u 18. stoljeću i poznato je svakom studentu kemije; On

Iz knjige Tečaj povijesti fizike autor Stepanovič Kudrjavcev Pavel

EKVIVALENTNOST MASE I ENERGIJE 1.4. Jedan od zaključaka dobivenih u prilično ranoj fazi razvoja teorije relativnosti bio je da inercijalna masa tijela koje se kreće raste s njegovom brzinom. To je značilo ekvivalentnost promjene energije

Iz knjige Pokret. Vrućina autor Kitaygorodsky Alexander Isaakovič

Dodatak 2. Jedinice za masu, naboj i energiju MASA Budući da su proton i neutron glavne čestice koje čine jezgre, čini se prirodnim uzeti masu jedne od njih kao jedinicu mase. Izbor bi vjerojatno bio proton, jezgra atoma vodika. postoje

Iz knjige NIKOLA TESLA. PREDAVANJA. ČLANCI. autora Tesle Nikole

Otkriće zakona održanja i transformacije energije. V. I. Lenjin je istaknuo da se razvoj znanja odvija spiralno. Dolazi vrijeme kada se znanost vraća jednom već izraženim idejama. Ali taj se povratak odvija na novoj, višoj razini, koja

Iz knjige Perpetual Motion Machine - prije i sad. Od utopije do znanosti, od znanosti do utopije autor Brodjanski Viktor Mihajlovič

Zakon održanja mase Ako otopite šećer u vodi, tada će masa otopine biti striktno jednaka zbroju masa šećera i vode. Ovaj i bezbrojni slični pokusi pokazuju da je masa tijela nepromjenjivo svojstvo. Prilikom bilo kakvog drobljenja i otapanja masa ostaje

Iz knjige Atomski problem od Ran Philipa

Zakon održanja količine gibanja Umnožak mase tijela i njegove brzine naziva se količina gibanja tijela (drugi naziv je količina gibanja). Budući da je brzina vektor, moment je također vektorska veličina. Naravno, smjer impulsa podudara se sa smjerom

Iz knjige 1. Moderna znanost o prirodi, zakoni mehanike autor Feynman Richard Phillips

Zakon održanja mehaničke energije Iz upravo razmotrenih primjera vidjeli smo koliko je korisno poznavati veličinu koja ne mijenja svoju numeričku vrijednost (očuvanu) tijekom kretanja. Do sada takvu veličinu poznajemo samo za jedno tijelo. A ako se kreće u polju sile teže

Iz autorove knjige

Zakon očuvanja količine rotacije Ako vežete dva kamena užetom i snažno bacite jedan od njih, drugi će kamen poletjeti za prvim na napetom užetu. Jedan kamen će prestići drugi, kretanje naprijed će biti popraćeno rotacijom

Iz autorove knjige

TREĆI PROBLEM: KAKO POVEĆATI MOĆ UBRZANJA LJUDSKE MASE - KORIŠTENJEM SUNČEVE ENERGIJE Od tri moguća rješenja glavnog problema povećanja ljudske energije, ovo je najvažnije izdvojiti. Ne samo zbog vlastitog značenja, već i zbog temeljnog

Iz autorove knjige 2.1. Pronalaženje uobičajenog uzroka kvarova ppm. “Zakon održanja sile” Posljednja dva stoljeća opisana u Pogl. 1 razdoblje povijesti ppm (XVII. i XVIII. stoljeće) karakterizira činjenica da su mnogi, čak i prilično ozbiljni znanstvenici, vjerovali da se može stvoriti perpetum mobile. Čak i stalni neuspjesi

Iz autorove knjige

Iz autorove knjige

III. Zakon o odnosu mase i energije 1. Einsteinova formula Znamo da postoji zakon održanja mase: “Ništa u prirodi ne nestaje bez traga i ne nastaje iz ničega, sve se transformira.” S druge strane, poznato je da postoji zakon održanja energije. energija

Iz autorove knjige

Poglavlje 10 ZAKON OČUVANJA MOMENTA § 1. Treći Newtonov zakon § 2. Zakon očuvanja momenta §3. Količina gibanja je još uvijek očuvana§ 4. Moment i energija§ 5. Relativistički moment§ 1. Treći Newtonov zakon Drugi Newtonov zakon, koji povezuje ubrzanje bilo kojeg tijela sa silom koja djeluje na