Ley de conservación de masa y energía. Energía misteriosa

La ley de conservación de la masa de sustancias es una de las leyes más importantes de la química. Fue descubierto por M.V. Lomonosov y posteriormente confirmado experimentalmente por A. Lavoisier. Entonces, ¿cuál es la esencia de esta ley?

Historia

La ley de conservación de la masa de sustancias fue formulada por primera vez por M.V. Lomonosov en 1748 y la confirmó experimentalmente utilizando el ejemplo de la cocción de metales en recipientes sellados en 1756. Lomonosov relacionó la ley de conservación de la masa de sustancias con la ley de conservación de la energía (cantidad de movimiento). Consideró estas leyes en unidad como una ley universal de la naturaleza.

Arroz. 1. M. V. Lomonósov.

Pero incluso antes de Lomonosov, hace más de 20 siglos, el antiguo científico griego Demócrito asumió que todo lo vivo y lo no vivo está formado por partículas invisibles. Más tarde, en el siglo XVII, estas conjeturas fueron confirmadas por R. Boyle. Realizó experimentos con metal y madera y descubrió que el peso del metal aumentaba después del calentamiento y el peso de la ceniza, por el contrario, disminuía en comparación con la madera.

Independientemente de M.V. Lomonosov, la ley de conservación de la masa de una sustancia fue establecida en 1789 por el químico francés A. Lavoisier, quien demostró que durante las reacciones químicas se conserva no sólo la masa total de las sustancias, sino también la masa de cada una de las elementos que forman las sustancias que interactúan.

Las opiniones de Lomonosov y Lavoisier han sido confirmadas por la ciencia moderna. En 1905, A. Einstein demostró que existe una relación entre la masa de un cuerpo (m) y su energía (E), expresada por la ecuación:

donde c es la velocidad de la luz en el vacío.

Arroz. 2. Alberto Einstein.

Por tanto, la ley de conservación de la masa proporciona una base material para elaborar ecuaciones de reacciones químicas.

La esencia de la ley de conservación de la masa de materia.

La ley de conservación de la masa de una sustancia es la siguiente: la masa de sustancias que entran en una reacción química es igual a la masa de sustancias formadas como resultado de la reacción.

Arroz. 3. Ley de conservación de la masa de la materia.

Al escribir ecuaciones para reacciones químicas, es necesario garantizar el cumplimiento de esta ley. El número de átomos de un elemento en los lados izquierdo y derecho de las reacciones debe ser el mismo, ya que las partículas atómicas en las transformaciones químicas son indivisibles y no desaparecen en ninguna parte, sino que solo se transfieren de una sustancia a otra. La esencia de una reacción química es la ruptura de algunos enlaces y la formación de otros enlaces. Dado que estos procesos están asociados con el gasto y la producción de energía, se puede poner un signo igual en las reacciones si se tienen en cuenta los factores energéticos, las condiciones de reacción y los estados agregados de las sustancias.

Muy a menudo, el signo igual, especialmente en reacciones inorgánicas, se pone sin tener en cuenta los factores necesarios, haciendo una notación simplificada. Al igualar los coeficientes, primero igualan el número de átomos metálicos, luego los no metálicos, luego el hidrógeno y finalmente comprueban la presencia de oxígeno.

¿Qué hemos aprendido?

La ley de conservación de la masa de una sustancia se estudia en la escuela de química de octavo grado, ya que comprender su esencia es necesaria para la correcta preparación de las ecuaciones de reacción. El hecho de que cualquier materia en la Tierra esté formada por partículas invisibles fue sugerido por el antiguo científico griego Demócrito, y sus seguidores más modernos Lomonosov, Lavoisier y Einstein lo demostraron experimentalmente.

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La ley de conservación de la masa es la base para calcular los procesos físicos en todas las esferas de la actividad humana. Su validez no es cuestionada ni por físicos, químicos ni representantes de otras ciencias. Esta ley, como la de un contador estricto, garantiza que se mantenga la masa exacta de una sustancia antes y después de su interacción con otras sustancias. El honor de descubrir esta ley pertenece al científico ruso M.V. Lomonosov.

Ideas iniciales sobre la composición de sustancias.

La estructura de la materia siguió siendo un misterio para cualquier persona durante muchos siglos. Varias hipótesis excitaron las mentes de los científicos y llevaron a los sabios a entablar largos y absurdos debates. Uno argumentó que todo está hecho de fuego, el otro defendió un punto de vista completamente diferente. La teoría del antiguo sabio griego Demócrito de que todas las sustancias consisten en pequeñas partículas de materia invisibles al ojo brilló entre la masa de teorías y fue inmerecidamente olvidada. Demócrito los llamó "átomos", que significa "indivisibles". Desafortunadamente, su suposición fue olvidada durante 23 siglos.

Alquimia

Básicamente, los datos científicos de la Edad Media se basaban en prejuicios y conjeturas diversas. Surgió y se difundió ampliamente la alquimia, que era un conjunto de conocimientos prácticos modestos, estrechamente aromatizados con las teorías más fantásticas. Por ejemplo, mentes famosas de esa época intentaron convertir el plomo en oro y encontrar una piedra filosofal desconocida que curaba todas las enfermedades. Durante el proceso de búsqueda, se fue acumulando experiencia científica, consistente en muchas reacciones inexplicables de elementos químicos. Por ejemplo, se descubrió que muchas sustancias, más tarde llamadas simples, no se descomponen. Así, revivió la antigua teoría de las partículas indivisibles de la materia. Se necesitó una gran mente para convertir este depósito de información en una teoría coherente y lógica.

Teoría de Lomonósov

La química debe su preciso método de investigación cuantitativa al científico ruso M.V. Lomonosov. Por sus brillantes habilidades y su arduo trabajo, recibió el título de profesor de química y se convirtió en miembro de la Academia de Ciencias de Rusia. Bajo su mando se organizó el primer laboratorio químico moderno del país, en el que se descubrió la famosa ley de conservación de la masa de sustancias.

En el proceso de estudiar el curso de las reacciones químicas, Lomonosov pesó las sustancias químicas iniciales y los productos que aparecieron después de la reacción. Al mismo tiempo descubrió y formuló la ley de conservación de la masa de la materia. En el siglo XVII, el concepto de masa se confundía a menudo con el término "peso". Por lo tanto, las masas de sustancias a menudo se llamaban "escamas". Lomonosov determinó que la estructura de una sustancia depende directamente de las partículas a partir de las cuales está formada. Si contiene partículas del mismo tipo, entonces el científico llamó a esa sustancia simple. Cuando la composición de los corpúsculos es heterogénea se obtiene una sustancia compleja. Estos datos teóricos permitieron a Lomonosov formular la ley de conservación de la masa.

Definición de ley

Después de numerosos experimentos, M.V. Lomonosov estableció una ley, cuya esencia era la siguiente: el peso de las sustancias que entraron en la reacción es igual al peso de las sustancias que resultaron de la reacción.

En la ciencia rusa, este postulado se llama "Ley de conservación de la masa de sustancias de Lomonosov".

Esta ley fue formulada en 1748, y los experimentos más precisos con la reacción de la cocción de metales en recipientes sellados se llevaron a cabo en 1756.

Los experimentos de Lavoisier.

La ciencia europea descubrió la ley de conservación de la masa tras la publicación de una descripción del trabajo del gran químico francés Antoine Lavoisier.

Este científico aplicó audazmente en sus experimentos conceptos teóricos y métodos físicos de esa época, lo que le permitió desarrollar una nomenclatura química y crear un registro de todas las sustancias químicas conocidas en ese momento.

Con sus experimentos, Lavoisier demostró que en cualquier reacción química se observa la ley de conservación de la masa de las sustancias que forman un compuesto. Además, amplió la extensión de la ley de conservación a la masa de cada uno de los elementos que intervinieron en la reacción como parte de sustancias complejas.

Por tanto, la pregunta de quién descubrió la ley de conservación de la masa de sustancias puede responderse de dos maneras. M.V. Lomonosov fue el primero en realizar experimentos que demostraron claramente la ley de conservación y la fundamentaron teóricamente. A. Lavoisier en 1789, independientemente del científico ruso, descubrió de forma independiente la ley de conservación de la masa y extendió su principio a todos los elementos que participan en una reacción química.

Masa y energía

En 1905, el gran A. Einstein demostró la relación entre la masa de una sustancia y su energía. Fue expresado por la fórmula:

La ecuación de Einstein confirma la ley de conservación de la masa y la energía. Esta teoría afirma que toda energía tiene masa y un cambio en esta energía provoca un cambio en la masa del cuerpo. La energía potencial de cualquier cuerpo es muy alta y sólo puede liberarse en condiciones especiales.

La ley de conservación de la masa es válida para cualquier cuerpo del micro y macrocosmos. Cualquier reacción química participa en la transformación de la energía interna de una sustancia. Por tanto, a la hora de calcular la masa de sustancias que participan en reacciones químicas, sería necesario tener en cuenta el aumento o pérdida de masa provocada por la liberación o absorción de energía en una determinada reacción. De hecho, en el macrocosmos este efecto es tan insignificante que tales cambios pueden ignorarse.

· Elasticidad · Plasticidad · Ley de Hooke · Reología · Viscoelasticidad

Ley de Conservación de la masa- ley de la física, según la cual la masa de un sistema físico se conserva durante todos los procesos naturales y artificiales.

Nada puede surgir de la nada y no hay manera de que lo que existe pueda ser destruido.

Anteriormente, los representantes de la escuela milesia utilizaron el “principio de conservación” de Empédocles para formular ideas teóricas sobre la sustancia primaria, la base de todas las cosas.

Más tarde, Demócrito, Aristóteles y Epicuro expresaron una tesis similar (contada por Lucrecio Cara). Los científicos medievales tampoco expresaron dudas sobre la veracidad de esta ley. En 1630, Jean Rey (1583-1645), médico del Périgord, escribió a Mersenne:

El peso está tan estrechamente ligado a la sustancia de los elementos que, cambiando de uno a otro, conservan siempre el mismo peso.

Todos los cambios que ocurren en la naturaleza ocurren de tal manera que si se agrega algo a algo, se le quita a otra cosa. Así, cuanta materia se añade a un cuerpo, la misma cantidad se pierde en otro, cuantas horas paso durmiendo, mismas cantidad le quito al estar despierto, etc.

Posteriormente, hasta la creación de la física de micromundos, la ley de conservación de la masa se consideró verdadera y obvia. Immanuel Kant declaró esta ley postulado de las ciencias naturales (1786). Lavoisier, en su “Libro de texto elemental de química” (), da una formulación cuantitativa precisa de la ley de conservación de la masa de la materia, pero no la declara como una ley nueva e importante, sino que simplemente la menciona de pasada como una ley bien conocida. y un hecho establecido desde hace mucho tiempo. Para las reacciones químicas, Lavoisier formuló la ley de la siguiente manera:

No sucede nada ni en los procesos artificiales ni en los naturales, y se puede proponer la posición de que en cada operación [reacción química] hay la misma cantidad de materia antes y después, que la calidad y cantidad de los principios siguen siendo las mismas, sólo que se produjeron desplazamientos y reagrupamientos. Todo el arte de realizar experimentos en química se basa en esta proposición.

En otras palabras, la masa de un sistema físico cerrado en el que ocurre una reacción química se conserva y la suma de las masas de todas las sustancias que entraron en esta reacción es igual a la suma de las masas de todos los productos de reacción (es decir, también se conserva). La masa se considera aditiva.

Estado actual

En el siglo XX se descubrieron dos nuevas propiedades de la masa.

(M1) La masa de un objeto físico depende de su energía interna (ver Equivalencia de masa y energía). Cuando se absorbe energía externa, la masa aumenta y cuando se pierde, disminuye. De ello se deduce que la masa se conserva sólo en un sistema aislado, es decir, en ausencia de intercambio de energía con el entorno externo. El cambio de masa durante las reacciones nucleares es especialmente notable. Pero incluso durante reacciones químicas que van acompañadas de liberación (o absorción) de calor, la masa no se conserva, aunque en este caso el defecto de masa es insignificante. El académico L. B. Okun escribe:

Para enfatizar que la masa de un cuerpo cambia cada vez que cambia su energía interna, considere dos ejemplos comunes:
1) cuando una plancha de hierro se calienta 200°, su masa aumenta en la cantidad ;
2) cuando una cierta cantidad de hielo se convierte completamente en agua.

(M2) La masa no es una cantidad aditiva: la masa de un sistema no es igual a la suma de las masas de sus componentes. Ejemplos de no aditividad:

• Un electrón y un positrón, cada uno de los cuales tiene masa, pueden aniquilarse en fotones, que no tienen masa individualmente, sino sólo como sistema.
• La masa de un deuterón, formado por un protón y un neutrón, no es igual a la suma de las masas de sus componentes, ya que hay que tener en cuenta la energía de interacción de las partículas.
• En las reacciones termonucleares que ocurren dentro del Sol, la masa del hidrógeno no es igual a la masa del helio que se produce a partir de él.
• Un ejemplo particularmente sorprendente: la masa de un protón (≈938 MeV) es varias decenas de veces mayor que la masa de sus quarks constituyentes (aproximadamente 11 MeV).

Así, durante los procesos físicos que van acompañados de la desintegración o síntesis de estructuras físicas, la suma de las masas de los constituyentes (componentes) del sistema no se conserva, pero se conserva la masa total de este sistema (aislado):

• La masa del sistema de fotones resultante de la aniquilación es igual a la masa del sistema formado por el electrón y el positrón aniquiladores.
• La masa de un sistema formado por un deuterón (teniendo en cuenta la energía de enlace) es igual a la masa de un sistema formado por un protón y un neutrón por separado.
• La masa de un sistema formado por helio resultante de reacciones termonucleares, teniendo en cuenta la energía liberada, es igual a la masa de hidrógeno.

Esto significa que en la física moderna la ley de conservación de la masa está estrechamente relacionada con la ley de conservación de la energía y se cumple con la misma limitación: debe tenerse en cuenta el intercambio de energía entre el sistema y el entorno externo.

Con más detalle

Para explicar con más detalle por qué la masa en la física moderna resulta no aditiva (la masa del sistema no es igual, en general, a la suma de las masas de los componentes), primero hay que señalar que bajo el término peso en física moderna se entiende la cantidad invariante de Lorentz:

donde está la energía, es el impulso, es la velocidad de la luz. E inmediatamente notamos que esta expresión es igualmente aplicable a una partícula puntual sin estructura ("elemental") y a cualquier sistema físico, y en el último caso, la energía y el momento del sistema se calculan simplemente sumando las energías y los momentos. de los componentes del sistema (la energía y el momento son aditivos).

• También se puede observar de pasada que el vector momento-energía del sistema es un vector de 4, es decir, sus componentes se transforman al pasar a otro sistema de referencia de acuerdo con las transformaciones de Lorentz, ya que sus términos se transforman de esta manera - 4 -vectores de la energía-momento de las partículas que forman el sistema. Y dado que la masa definida anteriormente es la longitud de este vector en la métrica de Lorentz, resulta ser invariante (invariante de Lorentz), es decir, no depende del sistema de informes en el que se mide o calcula.

Además, tenga en cuenta que es una constante universal, es decir, simplemente un número que nunca cambia, por lo tanto, en principio, puede elegir dicho sistema de unidades de medida de modo que , y luego la fórmula mencionada estará menos confusa:

así como otras fórmulas asociadas con él (y a continuación, por brevedad, usaremos dicho sistema de unidades).

Habiendo considerado ya el caso más aparentemente paradójico de violación de la aditividad de masa: el caso en el que un sistema de varias (para simplificar, nos limitaremos a dos) partículas sin masa (por ejemplo, fotones) puede tener una masa distinta de cero, es Es fácil ver el mecanismo que da lugar a la no aditividad de la masa.

Sean dos fotones 1 b 2 con momentos opuestos: . La masa de cada fotón, como se sabe, es cero, por tanto podemos escribir:

es decir, la energía de cada fotón es igual al módulo de su momento. Observemos de pasada que la masa es igual a cero debido a la resta de cantidades distintas de cero entre sí bajo el signo de la raíz.

Consideremos ahora el sistema de estos dos fotones en su conjunto, calculando su momento y energía. Como vemos, el impulso de este sistema es cero (los pulsos de fotones, sumados, fueron destruidos, ya que estos fotones vuelan en direcciones opuestas):

La energía de nuestro sistema físico será simplemente la suma de las energías del primer y segundo fotón:

Bueno, de ahí la masa del sistema:

(Los impulsos fueron destruidos, pero se agregaron energías; no pueden ser de diferentes signos).

En el caso general todo sucede similar a este, el ejemplo más claro y sencillo. En general, las partículas que forman un sistema no necesariamente tienen que tener masa cero, basta con que las masas sean pequeñas o al menos comparables a las energías o momentos, y el efecto será grande o perceptible. También está claro que casi nunca existe una aditividad exacta de la masa, salvo casos muy especiales.

Masa e inercia

La falta de aditividad de la masa parece introducir dificultades. Sin embargo, se redime no sólo por el hecho de que la masa definida de esta manera (y no de otra manera, por ejemplo, como energía dividida por el cuadrado de la velocidad de la luz) resulta ser invariante de Lorentz, una cantidad conveniente y formalmente hermosa. , pero también tiene un significado físico que corresponde exactamente a la comprensión clásica habitual de la masa como medida de inercia.

Es decir, para el sistema de referencia en reposo de un sistema físico (es decir, aquel sistema de referencia en el que el impulso del sistema físico es cero) o sistemas de referencia en los que el sistema en reposo se mueve lentamente (en comparación con la velocidad de la luz), la definición de masa mencionada anteriormente

Corresponde plenamente a la masa newtoniana clásica (incluida en la segunda ley de Newton).

Esto se puede ilustrar específicamente considerando un sistema que por fuera (para interacciones externas) es un cuerpo sólido ordinario, pero que por dentro contiene partículas que se mueven rápidamente. Por ejemplo, consideremos una caja de espejos con paredes perfectamente reflectantes, en cuyo interior hay fotones (ondas electromagnéticas).

Para simplificar y mayor claridad del efecto, deje que la caja en sí sea (casi) ingrávida. Entonces, si, como en el ejemplo analizado en el párrafo anterior, el momento total de los fotones dentro de la caja es cero, entonces la caja generalmente estará inmóvil. Además, bajo la influencia de fuerzas externas (por ejemplo, si lo empujamos), debe comportarse como un cuerpo con una masa igual a la energía total de los fotones de su interior, dividida por.

Miremos esto cualitativamente. Empujemos la caja, y por eso ha adquirido algo de velocidad hacia la derecha. Para simplificar, ahora hablaremos sólo de ondas electromagnéticas que viajan estrictamente hacia la derecha y hacia la izquierda. Una onda electromagnética reflejada desde la pared izquierda aumentará su frecuencia (debido al efecto Doppler) y energía. Una onda reflejada desde la pared derecha, por el contrario, reducirá su frecuencia y energía durante la reflexión, pero la energía total aumentará, ya que no habrá una compensación completa. Como resultado, el cuerpo adquirirá una energía cinética igual a (si), lo que significa que la caja se comporta como un cuerpo de masa clásico. El mismo resultado se puede obtener (e incluso más fácilmente) para la reflexión (rebote) de partículas discretas relativistas rápidas de las paredes (también para las no relativistas, pero en este caso la masa resultará simplemente ser la suma de las masas). de las partículas ubicadas en la caja).

Notas

Literatura

• Jammer M. El concepto de masa en la física clásica y moderna. - M.: Progreso, 1967. (Reimpresión: Editorial URSS, 2003, ISBN 5-354-00363-6)
• Okun L.B. El concepto de masa (Masa, energía, relatividad). Avances en Ciencias Físicas, N° 158 (1989).
• Spasski B.I. Historia de la Física. - M.: Escuela Superior, 1977.
  • Volumen 1: parte 1 parte 2
  • Volumen 2: parte 1 parte 2

Fundación Wikimedia. 2010.

Vea qué es la “Ley de Conservación de la Masa” en otros diccionarios:

LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA- la ley fundamental de la mecánica newtoniana no relativista, según la cual la masa de una sustancia que ingresa a un sistema cerrado se acumula en él o lo abandona, es decir, la masa de la sustancia que ingresa al sistema menos la masa que sale... ... Diccionario ecológico

La química es la ciencia de las sustancias, su estructura, propiedades y su transformación resultantes de reacciones químicas, cuyo fundamento se basa en leyes químicas. Toda la química general se basa en 4 leyes básicas, muchas de las cuales fueron descubiertas por científicos rusos. Pero en este artículo hablaremos de la ley de conservación de la masa de sustancias, que forma parte de las leyes básicas de la química.

Consideremos en detalle la ley de conservación de la masa de la materia. El artículo describirá la historia del descubrimiento de la ley, su esencia y componentes.

Ley de conservación de la masa de la materia (química): formulación

La masa de sustancias que entran en una reacción química es igual a la masa de sustancias formadas como resultado de ella.

Pero volvamos a la historia. Hace más de 20 siglos, el antiguo filósofo griego Demócrito sugirió que toda la materia son partículas invisibles. Y recién en el siglo XVII un químico de origen inglés propuso una teoría: toda la materia se construye a partir de las partículas más pequeñas de materia. Boyle realizó experimentos con metal calentándolo al fuego. Pesó los recipientes antes y después de calentarlos y notó que el peso aumentaba. La quema de leña tuvo el efecto contrario: la ceniza pesaba menos que la madera.

Nueva historia

La ley de conservación de la masa de sustancias (química) fue presentada a la asociación científica en 1748 por M.V. Lomonosov, y en 1756 fue atestiguado experimentalmente. El científico ruso aportó pruebas. Si calienta cápsulas herméticamente cerradas con estaño y pesa las cápsulas antes y después de calentarlas, entonces la ley de conservación de la masa de una sustancia (química) será obvia. La formulación expresada por el científico Lomonosov es muy similar a la moderna. El naturalista ruso hizo una contribución innegable al desarrollo de la ciencia atómico-molecular. Combinó la ley de conservación de la masa de sustancias (química) con la ley de conservación de la energía. La enseñanza actual ha confirmado estas creencias. Y sólo treinta años después, en 1789, el naturalista francés Lavoisier confirmó la teoría de Lomonosov. Pero eso fue sólo una suposición. Se convirtió en ley en el siglo XX (principios), después de 10 años de investigación por parte del científico alemán G. Landolt.

Ejemplos de experimentos

Consideremos experimentos que pueden confirmar la ley de conservación de la masa de sustancias (química). Ejemplos:

1. Colocamos fósforo rojo en el recipiente, lo tapamos bien con un tapón y lo pesamos. Calentar a fuego lento. La formación de humo blanco (óxido de fósforo) indica que se ha producido una reacción química. Lo pesamos nuevamente y nos aseguramos de que el peso del recipiente con la sustancia resultante no haya cambiado. Ecuación de reacción: 4P+3O2 = 2P2O3.
2. Tomamos dos barcos Landolt. En uno de ellos, con cuidado para no mezclar, vierta los reactivos de nitrato de plomo y yoduro de potasio. También colocamos cloruro férrico en otro recipiente. Cierra bien los recipientes. La balanza debe estar equilibrada. Mezclar el contenido de cada recipiente. En uno se forma un precipitado amarillo: esto es yoduro de plomo, en el otro se obtiene tiocianato de hierro de color rojo oscuro. Cuando se formaban nuevas sustancias, la balanza mantenía el equilibrio.
3. Encendamos una vela y pongámosla en un recipiente. Cerramos herméticamente este recipiente. Equilibrar la balanza. Cuando se acaba el aire del recipiente, la vela se apaga y termina la reacción. La balanza estará equilibrada, de modo que el peso de los reactivos y el peso de las sustancias formadas sean iguales.
4. Realicemos otro experimento y consideremos como ejemplo la ley de conservación de la masa de sustancias (química). La fórmula del cloruro de calcio es CaCl2 y la del ácido sulfato es H2SO4. Cuando estas sustancias interactúan, se forma un precipitado blanco: sulfato de calcio (CaSO4) y ácido clorhídrico (HCl). Para el experimento necesitaremos una balanza y un recipiente Landolt. Vierta con mucho cuidado cloruro de calcio y ácido sulfato en el recipiente, sin revolverlos, y ciérrelo bien con un tapón. Pesamos en balanzas. Luego mezclamos los reactivos y observamos que precipita un precipitado blanco (sulfato de calcio). Esto muestra que ha ocurrido una reacción química. Volvemos a pesar el recipiente. El peso siguió siendo el mismo. La ecuación para esta reacción se verá así: CaCl2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HCl.

Lo esencial

El objetivo principal de una reacción química es destruir las moléculas de algunas sustancias y posteriormente formar nuevas moléculas de la sustancia. En este caso, el número de átomos de cada sustancia antes y después de la interacción permanece sin cambios. Cuando se forman nuevas sustancias se libera energía, y cuando se desintegran con su absorción, se produce un efecto energético, que se manifiesta en forma de absorción o liberación de calor. Durante una reacción química, las moléculas de las sustancias de partida (los reactivos) se descomponen en átomos, de los que luego se obtienen los productos de la reacción química. Los átomos mismos permanecen sin cambios.

La reacción puede durar siglos o puede ocurrir rápidamente. Al fabricar productos químicos, es necesario saber la velocidad de una reacción química en particular, si absorbe o libera temperatura, qué presión se necesita, la cantidad de reactivos y catalizadores. Los catalizadores son pequeñas sustancias que no participan en una reacción química, pero influyen significativamente en su velocidad.

Cómo escribir ecuaciones químicas

Conociendo la ley de conservación de la masa de sustancias (química), puedes entender cómo componer correctamente ecuaciones químicas.

1. Se requiere conocer las fórmulas de los reactivos que entran en una reacción química y las fórmulas de los productos que resultan de ella.
2. A la izquierda están escritas las fórmulas de los reactivos, entre las cuales se coloca un signo "+", y a la derecha, las fórmulas de los productos resultantes con un signo "+" entre ellos. Se coloca un signo “=" o una flecha entre las fórmulas de los reactivos y los productos resultantes.
3. El número de átomos de todos los componentes de los reactivos debe ser igual al número de átomos de los productos. Por lo tanto, los coeficientes se calculan y se colocan delante de las fórmulas.
4. Está prohibido mover fórmulas del lado izquierdo de la ecuación hacia la derecha o cambiar sus lugares.

significado de la ley

La ley de conservación de la masa de las sustancias (química) hizo posible que este tema tan interesante se desarrollara como ciencia. Averigüemos por qué.

• La gran importancia de la ley de conservación de la masa de sustancias en química es que los cálculos químicos para la industria se realizan sobre esta base. Supongamos que necesita obtener 9 kg de sulfuro de cobre. Sabemos que la reacción del cobre y el azufre ocurre en una proporción de masa de 2:1. Según esta ley, una reacción química de cobre que pesa 1 kg y azufre que pesa 2 kg produce sulfuro de cobre que pesa 3 kg. Como necesitamos obtener sulfuro de cobre que pese 9 kg, es decir, 3 veces más, necesitaremos 3 veces más reactivos. Es decir, 6 kg de cobre y 3 kg de azufre.
• Capacidad para escribir ecuaciones químicas correctas.

Conclusión

Después de leer este artículo, no deberían quedar dudas sobre la esencia de esta ley de la historia de su descubrimiento, en la que, por cierto, está involucrado nuestro famoso compatriota, el científico M.V. Lomonósov. Lo que confirma una vez más cuán grande es el poder de la ciencia rusa. También quedó claro el significado del descubrimiento de esta ley y su significado. Y aquellos que no entendieron, en la escuela, después de leer el artículo, deberían aprender o recordar cómo hacerlo.

El universo, que incluye la Tierra y otros objetos del espacio exterior, está hecho de materia. Materia es todo aquello que ocupa un determinado espacio y tiene masa, lo que determina la cantidad de materia. La unidad métrica de masa es el gramo (g). En la Tierra, la materia adopta tres formas principales: sólida, líquida y gaseosa. El peso de un objeto nos permite determinar su masa. Cuanto mayor es su peso, mayor es la masa. Por supuesto, bajo las mismas condiciones gravitacionales.

El Universo es impensable sin energía y todo el mundo debería saber qué es y qué puede ser. En esto, sin duda, ayuda la literatura científica y de divulgación científica, en la que las cosas complejas se presentan de forma accesible para todos, independientemente de su edad. Entre estos libros, cabe destacar especialmente el trabajo de divulgación en inglés de Janice VanCleave “Energy for Every Kid”. En este libro, cuenta detalladamente a lectores jóvenes y no tan jóvenes sobre las características de los distintos tipos de energía. El sitio web en inglés "Energía y niños" ha recopilado en sus páginas todo lo más interesante e importante que todo el mundo debería saber sobre la energía. Sus páginas examinan los principios de la energía, cuentan la historia del pensamiento científico en el campo de la energía y contienen biografías de científicos que trabajaron en este campo del conocimiento. Además, el sitio analiza los principios de conservación de energía. Contiene una selección de experimentos realizados por escolares bajo la dirección de un profesor. Allí también se dicen muchas cosas interesantes sobre cómo la civilización humana utiliza la energía. Allí también se presenta una selección de datos sobre la energía. El sitio web educativo para niños en inglés, Penguin, incluye una Guía de energía para niños, entre otros materiales educativos. Esta interesante colección responde a una serie de preguntas sobre la energía que todo curioso puede tener.

¿De qué está hecho el universo?

Los "bloques de construcción" de la materia son los átomos. Las sustancias químicas básicas formadas por el mismo tipo de átomos se denominan elementos. Cuando los átomos se juntan, forman enlaces. Las sustancias que constan de varios tipos de átomos se denominan complejas. Hay dos tipos de estos compuestos: compuestos moleculares y iónicos.

Un ejemplo de compuesto iónico es el cloruro de sodio (sal de mesa). Estos compuestos están formados por iones (átomos o grupos de átomos que tienen carga eléctrica). Los compuestos moleculares (por ejemplo, el agua) están formados por moléculas. Una molécula es la unidad física más pequeña de un compuesto molecular.

En el siglo XVIII, el químico francés Antoine Lavoisier, por primera vez en la historia de la civilización humana, descubrió que durante una reacción química (el proceso durante el cual los átomos forman una nueva sustancia), la materia no se crea ni se destruye. Es solo que los elementos químicos de los reactivos forman una nueva estructura.

En este caso, la masa total de la sustancia durante la reacción química se conserva y permanece sin cambios. La masa de la sustancia final es igual a la suma de las masas de los reactivos. Esta propiedad de la materia pasó a conocerse como ley de conservación de la masa. Los reactivos químicos tienen energía química que mantiene unidos a los átomos. La energía química es una forma de energía potencial y se llama energía química potencial. Esta energía se obtiene cuando el enlace entre átomos se rompe durante una reacción química.

En el siglo XIX, este fenómeno pasó a denominarse ley de conservación de la energía, que fue descrita por primera vez por el científico alemán Julius Robert von Mayer. Según esta ley física, en condiciones normales la energía puede cambiar de forma, pero su volumen total en el Universo siempre permanece sin cambios.

En otras palabras, al igual que la materia, la nueva energía nunca surge y nunca desaparece. Sólo se transforma, pasando de una forma a otra. Por ejemplo, cuando levantas una caja del suelo, la energía que recibiste de la comida se transfiere a la caja que levantas.

Un átomo consta de un núcleo (la parte central del átomo), que contiene protones (partículas cargadas positivamente) y neutrones (partículas sin carga), así como electrones (partículas cargadas negativamente). En 1905, Albert Einstein propuso la teoría de que, en condiciones extraordinarias, la masa se puede convertir en energía y la energía en masa. Estas condiciones especiales se denominan reacciones nucleares, donde se producen cambios en el núcleo de un átomo.

Para dar cabida a estas condiciones excepcionales, las leyes de conservación se combinaron en la ley de conservación de masa y energía. Esta ley física establece que la materia y la energía pueden transformarse entre sí. Al mismo tiempo, la suma de todas las masas y toda la energía del Universo permanece sin cambios. Si uno de ellos se vuelve más, el otro se vuelve menos.

Sin embargo, en la vida cotidiana las leyes de conservación de la masa y la energía se aplican por separado. Cuando hablamos de pérdida o ganancia de energía, está claro que estamos hablando de la transición de energía de un estado a otro. Las únicas excepciones son las reacciones nucleares, durante las cuales el núcleo de un átomo se divide y la materia se transforma en energía o viceversa.

Experimento

Ahora veamos por nosotros mismos que se conserva la masa. Durante el experimento se debe tener cuidado; todos los utensilios deben ser desechables y desechados después del experimento.

Materiales y equipamiento
Dos vasos de cartón de 90 ml.
Cucharas medidoras
Agua del grifo
Una cucharada (5 mililitros) de sulfato de magnesio de grado farmacéutico
Cuchara
pegamento escolar liquido
Básculas de cocina
Toalla de papel

Progreso del experimento.
1. Agrega 2 cucharadas (10 mililitros) de agua del grifo y sulfato de magnesio a uno de los vasos de cartón. Revuelva hasta que el sulfato de magnesio esté completamente disuelto o al menos quede un ligero residuo.

2. Vierta 1 cucharada (5 mililitros) de pegamento escolar líquido en el segundo vaso.

3. Pese ambas tazas en una báscula. Registre la masa de cada taza y su masa total. Presta atención al aspecto del contenido de cada taza.

4. Vierta la solución acuosa de sulfato de magnesio en la taza con pegamento. Remueve el contenido del vaso. Presta atención a su apariencia.

5. Pesar el vaso vacío y el vaso con la solución. Anota la masa de cada uno de ellos individualmente y la masa total. Compare el peso total con el que tenía en el pesaje anterior.

6. Ahora, habiendo comparado las masas, utiliza una espátula para quitar el grumo blanco de sólido que se ha formado en el vaso y transfiérelo a una toalla de papel. Envuelva una toalla alrededor del coágulo y apriete para exprimir el exceso de líquido. ¿En qué se diferencia un coágulo de las sustancias que lo formaron?

Resultado
Inicialmente, uno de los vasos contiene un líquido transparente formado por sulfato de magnesio y agua, y el segundo contiene pegamento líquido blanco. Una vez mezclado, se formará un grumo sólido blanco y un exceso de líquido. Las masas de los vasitos siguen siendo las mismas antes y después de mezclar.

¿Por qué está pasando esto?
Una mezcla de sulfato de magnesio y agua forma una solución (una sustancia disuelta en un líquido). Pegamento líquido es también solución formada por diversas sustancias disueltas en agua. Cuando se combinan estas dos soluciones, se produce una reacción química entre sus componentes, lo que conduce a la formación de un material sólido de color blanco.

Incluso cuando los reactivos originales se desintegran en partículas y se reforman en un nuevo orden, todos permanecen en el vaso de precipitados. Por este motivo, al volver a pesar las copas, no se produce ningún cambio en su peso total. Este sencillo ejemplo demuestra la conservación de la masa durante una reacción química.

7 de enero de 2018 Gennadi