Legea conservării masei (chimie)

În chimie, legea conservării masei sau legea lui Lavoisier este o lege ponderală și afirmă că: într-o reacție chimică , care are loc într-un circuit închis, suma maselor reactanților este egală cu suma masele produselor .

Legea conservării masei

Lavoisier a efectuat câteva experimente concentrându-se pe aspectele cantitative; folosind un echilibru simplu, a măsurat masa substanțelor care au reacționat (reactanți) și a substanțelor obținute la sfârșitul reacției (produse) și le-a comparat. În acest fel, el a observat că, dacă reacția a avut loc într-un recipient închis, adică fără schimb de materie cu exteriorul, masele reactanților și cele ale produselor erau aceleași. Acest rezultat important i-a permis să formuleze ceea ce este cunoscut sub numele de legea conservării masei .

Fundamente istorice

Antoine Laurent Lavoisier. Gravură online de A. Gajani, 1815, după JL David.

O idee importantă în filozofia greacă veche a fizicienilor plurali a fost aceea că „Nimic nu vine din nimic” : niciun element nou nu poate intra în existență acolo unde nu exista nimic înainte. O declarație explicită a acestui fapt, împreună cu principiul că nimic nu poate deveni nimic, se găsește în Empedocle (aprox. 490-430 î.Hr.):

unirea elementelor ( elementele , înțelese în sens filosofic, și nu în sensul științific contemporan, introdus de Lavoisier, al elementului chimic ) determină nașterea lucrurilor și separarea lor, moartea. Acestea sunt nașteri și decese aparente, deoarece:

„Elementele (Ființa) nu sunt create și distruse, ci doar transformate.”

Concepte analoge se găsesc în Anaxagoras și Democrit .

Sensul științific modern

Principiul conservării masei a fost conturat modern de Mihail Lomonosov (1711-1765) în 1748. Principiul a fost dovedit prin experimente, deși acest fapt este uneori pus la îndoială ^[1] . Printre autorii care au anticipat lucrarea ulterioară a lui Lavoisier se numără Joseph Black (1728–1799), Henry Cavendish (1731–1810) și Jean Rey (1583–1645). ^[2]

În secolul al XVIII-lea, chimistul și naturalistul francez Antoine-Laurent Lavoisier a exprimat aceste idei mai clar la câțiva ani după Lomonosov:

"Într-o reacție chimică , masa totală a reactanților este egală cu masa totală a produselor."

Această observație a fost făcută publică ca principiul conservării masei , cunoscut în mod obișnuit ca Legea lui Lavoisier .

Aspect consolidat

În cele din urmă, acest principiu poate fi exprimat, în sensul contemporan, în felul următor:

într-un sistem închis, într-o reacție chimică, masa reactanților este exact egală cu masa produselor, chiar dacă apare sub diferite forme.

În cuvinte mai simple, această teorie este, de asemenea, cunoscută sub numele de:

„într-o reacție chimică nu se creează nimic, nimic nu este distrus, dar totul este transformat

În realitate, aceasta este o lege fenomenologică și este valabilă, aproximativ, la o evaluare macroscopică, pentru orice reacție chimică . Aproximarea, mică, se referă la problema defectului de masă.

Dimpotrivă, în fizica atomică și fizica nucleară , această lege trebuie înlocuită de formularea mai extinsă a legii conservării energiei . Într-adevăr, reacțiile nucleare arată că legea lui Lavoisier expusă mai sus este invalidă.

Un exemplu de aplicare a conservării masei este următoarea reacție chimică de oxidare-reducere , care trebuie echilibrată, care vede ca protagoniști elementul sodiu (Na) și apa, compus la rândul său din elementul hidrogen (H) și „elementul oxigen (O ):

Na + H ₂ O → Na ⁺ + H ₂ + OH ^-

Termenul echilibru indică faptul că alunițele reactanților nu corespund cu cele ale produselor; în acest caz, este foarte clar că reacția nu este echilibrată, deoarece există 2 atomi de H pe partea reactanților și 3 pe partea produselor. Acest dezechilibru este corectat aducând apa la 2 moli pe partea reactantă și la 2 moli OH ^- anionul hidroxid ( ion negativ) pe partea produselor.

2 Na + 2 H ₂ O → 2 Na ⁺ + H ₂ + 2 OH ^-

Notă

^ * Philip Pomper, Lomonosov și Descoperirea legii conservării materiei în transformările chimice , în Ambix , vol. 10, nr. 3, octombrie 1962, pp. 119–127.
Mikhail Vasil'evich Lomonosov, Mikhail Vasil'evich Lomonosov on the Corpuscular Theory , Henry M. Leicester (trad.), Cambridge, Mass., Harvard University Press, 1970, Introducere, p. 25.
^ * An Historical Note on the Conservation of Mass , Robert D. Whitaker, Journal of Chemical Education , 52, 10, 658-659, 75 oct.