کاربرد قانون بقای جرم مواد. جوهر یک واکنش شیمیایی

در درس 11 "" از دوره " شیمی برای آدمک ها"ما قانون بقای جرم و قانون بقای انرژی را تعریف می کنیم، با کشف لومونوسوف آشنا می شویم و همچنین برخی از مبانی شیمی را از فصل آخر تکرار می کنیم. با این درس، بخش بعدی دوره را با عنوان "قانون بقای جرم و انرژی" باز می کنیم. بنابراین برای اینکه سوالی در مورد دروس نداشته باشید حتما تمامی دروس قسمت اول «اتم ها، مولکول ها و یون ها» را مطالعه کنید.

این ایده که همه چیز در جهان از اتم تشکیل شده است قبل از دوران ما سرچشمه گرفته است. فیلسوف یونان باستاندموکریتوس معتقد بود که همه مواد از ریزذرات تقسیم ناپذیر - اتم ها تشکیل شده است، که هر اتم دارای ویژگی های فردی است، که خواص مواد توسط آنها تعیین می شود. ترتیب متقابلنسبت به یکدیگر بنابراین، ایده های او نسخه ابتدایی از آنچه در بخش 1 "اتم ها، مولکول ها و یون ها" ارائه شده است. این سؤال مطرح می شود: پس چرا یونانیان باستان از فرضیه دموکریتوس استفاده نکردند و یاد نگرفتند که چگونه انرژی اتمی را به دست آورند؟ چرا 2000 سال دیگر طول کشید تا علم به آن برسد؟ سطح مدرن? یکی از دلایل این بود که یونانیان باستان هیچ اطلاعی از آن نداشتند قوانین بقای ماده، و البته در مورد قانون بقای انرژی

دانشمند بزرگ روسی M.V. لومونوسوف در سال 1748 اولین کسی بود که متوجه شد جرم یک ویژگی اساسی است که در جریان واکنش های شیمیایی حفظ می شود. او قانونی را وضع کرد که می گوید جرم کل همه محصولات یک تبدیل شیمیایی باید دقیقاً با جرم کل مواد اولیه مطابقت داشته باشد. علاوه بر مجموع جرم مواد، تعداد اتم های هر نوع نیز در واکنش های شیمیایی حفظ می شود، صرف نظر از اینکه آنها در چه تغییرات پیچیده ای شرکت می کنند و چگونه از یک مولکول به مولکول دیگر منتقل می شوند.

انرژی نیز باید در واکنش های شیمیایی حفظ شود. نتیجه گیری شیمیایی مهم از این قانون این است که جذب یا آزاد شدن گرما (گرمای واکنش) در یک ماده خاص واکنش شیمیاییبه نحوه انجام واکنش - در یک یا چند مرحله - بستگی ندارد. به عنوان مثال، گرمای آزاد شده مستقیماً از احتراق گاز هیدروژن و گرافیت (شکلی از کربن) باید با گرمای آزاد شده در هنگام استفاده از هیدروژن و کربن برای ساخت بنزین مصنوعی مطابقت داشته باشد و سپس این بنزین به عنوان سوخت مورد استفاده قرار گیرد. اگر مقدار گرمای آزاد شده در یکی از دو گزینه واکنشی که در بالا توضیح داده شد یکسان نبود، می‌توان از این مزیت استفاده کرد و واکنش کارآمدتری را در یک جهت و واکنش کمتر را در جهت مخالف انجام داد. نتیجه یک منبع حرارتی بدون سوخت چرخه ای خواهد بود که به طور مداوم انرژی رایگان را فراهم می کند. اما اینها فقط رویاهای یک ماشین حرکت دائمی است که ایجاد آن در برابر دیوار تزلزل ناپذیر قانون بقای جرم و انرژی فرو می ریزد.

: در جریان یک واکنش شیمیایی، تشکیل یا تخریب اتم رخ نمی دهد.

قانون بقای انرژی: اگر مجموع دو واکنش یک واکنش سوم جدید باشد، گرمای واکنش سوم برابر است با مجموع گرمای دو واکنش اول. گفته می شود که اثرات حرارتی واکنش ها افزایشی است. در پایان این فصل با قانون بقای گرما بیشتر آشنا خواهید شد، جایی که همه چیز ساده و واضح خواهد شد.

به هر حال، در سال 1756 لومونوسوف به طور تجربی قانون شیمیایی بقای جرم را با بو دادن فلزات در ظروف مهر و موم شده تأیید کرد. به جای سوزاندن فلزات، می توانید فلوئور را در یک ظرف مهر و موم شده بسوزانید، قانون بقای جرم همچنان رعایت می شود:

تکرار می کنم که نه چگالی یا حجم، بلکه جرم یک ویژگی اساسی است که در فرآیند واکنش های شیمیایی حفظ می شود. و به محض اینکه شیمیدانان متوجه این موضوع شدند، بلافاصله برای یافتن مقیاس صحیح جرم اتمی برای هر عنصر عجله کردند. در درس 3 "ساختار مولکول" به این نکته اشاره کردیم جرم مولکولیمولکول از مجموع تمام جرم های اتمی اتم های تشکیل دهنده آن محاسبه می شود. و از درس 5، پروانه و جرم مولی، ما این را می دانیم خالاز هر ماده مقداری است که تعداد ذرات این ماده 6.022 10 23 باشد. جرم یک مول از یک ماده را بر حسب گرم می گویند جرم مولی. مول و جرم مولی مهمترین مفاهیمی هستند که بدون آنها انجام محاسبات شیمیایی غیرممکن است.

مول صرفاً وسیله‌ای برای شمارش اتم‌ها و مولکول‌ها با افزایش 6.022×1023 است. اگر مشخص شود که دو مولکول هیدروژن گازی H 2 با یک مولکول اکسیژن گازی O 2 واکنش می دهند و دو مولکول آب H 2 O را تشکیل می دهند، آنگاه می توان پیش بینی کرد که 2 مول H 2، یعنی. 4.032 گرم با 1 مول O 2 واکنش می دهد، یعنی. با 31.999 گرم، با تشکیل 2 مول H 2 O، یعنی 36.031 گرم). Checksumming 4.032+31.999=36.031 تأیید می کند که قانون شیمیایی بقای جرم در این واکنش برآورده شده است.

درس 11 " تدوین قانون بقای جرم و انرژی” تکرار مطالبی است که قبلاً قبل از فرو رفتن در بخش جدی‌تری از شیمی پوشش داده شده است. امیدوارم در این درس چیز جدید و جالبی کشف کرده باشید. اگر سوالی دارید در نظرات بنویسید.

قانون بقای جرم مواد یکی از مهمترین قوانین شیمی است. این توسط M. V. Lomonosov کشف شد و بعداً توسط A. Lavoisier به طور تجربی تأیید شد. پس اصل این قانون چیست؟

داستان

قانون بقای جرم مواد اولین بار توسط M. V. Lomonosov در سال 1748 فرموله شد و در سال 1756 با استفاده از مثال برشته کردن فلزات در ظروف مهر و موم شده آن را به طور تجربی تأیید کرد. لومونوسوف قانون بقای جرم مواد را با قانون بقای انرژی (تکانه) مرتبط کرد. او این قوانین را در وحدت به عنوان یک قانون جهانی طبیعت می دانست.

برنج. 1. M. V. Lomonosov.

اما حتی قبل از لومونوسوف، بیش از 20 قرن پیش، دانشمند یونان باستان دموکریتوس فرض می کرد که هر چیزی که زنده و غیر زنده است از ذرات نامرئی تشکیل شده است. بعدها در قرن هفدهم این حدس ها توسط R. Boyle تأیید شد. او آزمایشاتی را با فلز و چوب انجام داد و متوجه شد که وزن فلز پس از گرم شدن افزایش می یابد، در حالی که وزن خاکستر نسبت به چوب کاهش می یابد.

بدون در نظر گرفتن M.V. Lomonosov، قانون بقای جرم یک ماده در سال 1789 توسط شیمیدان فرانسوی A. Lavoisier ایجاد شد که نشان داد در واکنش های شیمیایی نه تنها جرم کل مواد حفظ می شود، بلکه جرم هر یک از آنها نیز حفظ می شود. عناصری که مواد متقابل را تشکیل می دهند.

نظرات لومونوسوف و لاووازیه تایید شد علم مدرن. در سال 1905، A. Einstein نشان داد که بین جرم یک جسم (m) و انرژی آن (E) رابطه وجود دارد که با این معادله بیان می شود:

که در آن c سرعت نور در خلاء است.

برنج. 2. آلبرت انیشتین.

بنابراین، قانون بقای جرم، مبنای مادی را برای تدوین معادلات واکنش های شیمیایی فراهم می کند.

جوهر قانون بقای جرم ماده

قانون بقای جرم یک ماده به شرح زیر است: جرم مواد وارد شده به یک واکنش شیمیایی برابر با جرم مواد تشکیل شده در نتیجه واکنش است.

برنج. 3. قانون بقای جرم ماده.

هنگام نوشتن معادلات واکنش های شیمیایی، نظارت بر رعایت این قانون ضروری است. تعداد اتم های عنصر در سمت چپ و قطعات سمت راستواکنش ها باید یکسان باشد، زیرا ذرات اتمی در تبدیل های شیمیایی غیرقابل تقسیم هستند و در هیچ کجا ناپدید نمی شوند، بلکه فقط از یک ماده به ماده دیگر منتقل می شوند. ماهیت یک واکنش شیمیایی شکستن برخی پیوندها و تشکیل پیوندهای دیگر است. از آنجایی که این فرآیندها با مصرف و دریافت انرژی مرتبط هستند، علامت برابری را در واکنش ها می توان در صورتی قرار داد که عوامل انرژی، شرایط واکنش، حالت های کلمواد

اغلب اوقات، علامت مساوی، به ویژه در واکنش های معدنی، بدون در نظر گرفتن عوامل لازم قرار داده می شود و یک نماد ساده شده ایجاد می کند. هنگام یکسان سازی ضرایب ابتدا تعداد اتم های فلز و سپس غیر فلزات و سپس هیدروژن را با هم برابر کرده و در پایان اکسیژن را بررسی می کنند.

ما چه آموخته ایم؟

قانون بقای جرم یک ماده در مدرسه شیمی کلاس هشتم مطالعه می شود، زیرا درک ماهیت آن برای تدوین صحیح معادلات واکنش ضروری است. این واقعیت که هر ماده روی زمین از ذرات نامرئی تشکیل شده است توسط دانشمند یونان باستان دموکریتوس پیشنهاد شد و پیروان مدرن تر او لومونوسوف، لاووازیه، انیشتین این را به صورت تجربی ثابت کردند.

از این درس، شما خواهید آموخت که ماهیت یک واکنش شیمیایی از دیدگاه نظریه اتمی و مولکولی چیست. این درس به مطالعه یکی از مهمترین قوانین شیمی - قانون بقای جرم مواد اختصاص دارد.

موضوع: ایده های اولیه شیمیایی

درس: جوهر یک واکنش شیمیایی. قانون بقای جرم مواد

مسئله ماهیت دگرگونی شیمیایی مدتهاست که برای دانشمندان طبیعی یک راز باقی مانده است. تنها با توسعه تئوری اتمی-مولکولی می توان فرض کرد که چگونه واکنش های شیمیایی در سطح اتم ها و مولکول ها رخ می دهد.

مطابق با نظریه اتمی-مولکولی، مواد از مولکول ها و مولکول ها از اتم ها تشکیل شده اند. در جریان یک واکنش شیمیایی، اتم هایی که مواد اولیه را تشکیل می دهند ناپدید نمی شوند و اتم های جدید ظاهر نمی شوند.

سپس، می‌توان فرض کرد که در نتیجه یک واکنش شیمیایی، محصولات واکنش از اتم‌هایی تشکیل می‌شوند که قبلاً بخشی از مواد اولیه بودند. در اینجا یک مدل از یک واکنش شیمیایی است:

برنج. 1. مدل یک واکنش شیمیایی از دیدگاه AMT

پس از تجزیه و تحلیل این مدل، می‌توانیم یک فرضیه (فرض مبتنی بر علمی) مطرح کنیم:

جرم کل محصولات واکنش باید برابر با جرم کل مواد اولیه باشد.

حتی لئوناردو داوینچی گفت: "دانش، که توسط تجربه تایید نشده است، مادر تمام یقین است، بی ثمر و پر از خطا است." این بدان معنی است که یک فرضیه هرگز به قانون تبدیل نمی شود مگر اینکه به طور تجربی تأیید شود.

روش آزمایشی در شیمی پس از تحقیقات R. Boyle در قرن هفدهم به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. طبیعت گرا انگلیسی فلزات را در ظروف بدون مهر و موم کلسینه کرد - پاسخ داد و دریافت که پس از تکلیس، جرم فلز بزرگتر شد.

بر اساس این آزمایشات، او نقش هوا را در نظر نگرفت و به این نتیجه غلط رسید که جرم مواد در طی واکنش های شیمیایی تغییر می کند.

M.V. Lomonosov، بر خلاف R. Boyle، فلزات کلسینه در بیرون از خانه، و در قفسه های مهر و موم شده و قبل و بعد از کلسینه کردن آنها را وزن کرد. او ثابت کرد که جرم مواد قبل و بعد از واکنش بدون تغییر باقی می‌ماند و هنگامی که کلسینه می‌شود، هوا به فلز اضافه می‌شود (در آن زمان هنوز اکسیژن کشف نشده بود). اما لومونوسوف نتایج تحقیقات خود را منتشر نکرد.

در سال 1774، آزمایش های R. Boyle توسط A. Lavoisier با نتایجی مشابه با Lomonosov تکرار شد. اما او مشاهدۀ جدید و بسیار مهمی انجام داد، و آن این بود که تنها بخشی از هوای موجود در قفسه مهر و موم شده با فلز ترکیب شده است و افزایش وزن فلزی که به ترازو رفته است برابر با کاهش است. در وزن هوا در قفسه. با این حال، بخشی از فلز به شکل آزاد باقی ماند.

بدین ترتیب مستقل از یکدیگر، م.و. Lomonosov و A. Lavoisier اعتبار این فرض را در مورد بقای جرم مواد در نتیجه یک واکنش شیمیایی تأیید کردند.

این فرض تنها پس از یک مطالعه ده ساله توسط شیمیدان آلمانی G. Landolt در آغاز قرن بیستم به قانون تبدیل شد. امروز قانون بقای جرمبه این صورت فرموله شده است:

جرم مواد شرکت کننده در واکنش برابر با جرم محصولات واکنش است.

درستی قانون بقای جرم مواد را می توان با استفاده از آزمایش زیر تأیید کرد. در اولین ظرف لندولت، محلول های یدید پتاسیم و نیترات سرب را تهیه کنید. در ظرف دوم واکنش کلرید آهن با تیوسیانات پتاسیم انجام خواهد شد. دوشاخه ها را محکم ببندید. ترازو را متعادل می کنیم. آیا پس از پایان واکنش ها تعادل حفظ می شود؟ در ظرف اول، یک رسوب زرد رنگ از یدید سرب رسوب می‌کند؛ در ظرف دوم، تیوسیانات فریک قرمز تیره تشکیل می‌شود. واکنش های شیمیایی در رگ های Landolt رخ داد: مواد جدیدی تشکیل شد. اما تعادل به هم نخورد (شکل 2). جرم مواد اولیه همیشه برابر با جرم محصولات واکنش است.

برنج. 2. آزمایشی که صحت قانون بقای جرم مواد را تأیید می کند

اجازه دهید نمونه ای از آزمایش دیگری را که صحت قانون بقای جرم مواد در واکنش های شیمیایی را اثبات می کند، ارائه کنیم. در داخل فلاسک، وقتی چوب پنبه بسته می شود، یک شمع می سوزد. بیایید ترازو را متعادل کنیم. بیایید شمع را آتش بزنیم و آن را در فلاسک فرو کنیم. در فلاسک را با درب محکم ببندید. سوزاندن شمع یک فرآیند شیمیایی است. پس از مصرف اکسیژن در فلاسک، شمع خاموش می شود، واکنش شیمیایی کامل می شود. اما تعادل وزن ها به هم نمی خورد: جرم محصولات واکنش مانند جرم مواد اولیه باقی می ماند (شکل 3).

برنج. 3. با یک شمع سوزان در یک فلاسک آزمایش کنید

کشف قانون بقای جرم مواد از اهمیت زیادی برخوردار بود پیشرفتهای بعدیعلم شیمی. بر اساس قانون بقای جرم مواد، مهمترین محاسبات انجام شده و معادلات واکنش های شیمیایی تدوین شده است.

1. مجموعه تکالیف و تمرینات شیمی: پایه هشتم: به کتاب درسی پ.ا. Orzhekovsky و دیگران. "شیمی، درجه 8" / P.A. اورژکوفسکی، N.A. تیتوف، اف.ف. هگل - M.: AST: Astrel، 2006.

2. Ushakova O.V. کتاب کار شیمی: پایه هشتم: به کتاب درسی P.A. Orzhekovsky و دیگران. "شیمی. درجه 8 اینچ / O.V. اوشاکووا، پی.آی. بسپالوف، پ.ا. اورژکوفسکی؛ زیر. ویرایش پروفسور P.A. Orzhekovsky - M .: AST: Astrel: Profizdat، 2006. (ص 15-16)

3. شیمی: پایه هشتم: کتاب درسی. برای ژنرال مؤسسات / P.A. اورژکوفسکی، L.M. مشچریاکووا، ال.اس. پونتاک M.: AST: Astrel، 2005. (§6)

4. شیمی: inorg. شیمی: کتاب درسی. برای 8 سلول عمومی مؤسسات / G.E. رودزیتیس، فوگیو فلدمن. - M .: آموزش و پرورش، JSC "کتب درسی مسکو"، 2009.

5. دایره المعارف برای کودکان. جلد 17. شیمی / فصل. ویرایش شده توسط V.A. ولودین، پیشرو. علمی ویرایش آی. لینسون. - M.: آوانتا +، 2003.

منابع وب اضافی

1. مجموعه واحدی از منابع آموزشی دیجیتال ().

2. نسخه الکترونیکی مجله "شیمی و زندگی" ().

مشق شب

با . 16 №№ 3,5 از کتاب کار در شیمی: پایه هشتم: به کتاب درسی P.A. Orzhekovsky و دیگران. "شیمی. درجه 8 اینچ / O.V. اوشاکووا، پی.آی. بسپالوف، پ.ا. اورژکوفسکی؛ زیر. ویرایش پروفسور P.A. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat، 2006.

1. قانون بقای جرم و انرژی.

این یک قانون ترکیبی است. شامل دو قانون است.

من. قانون بقای جرم : جرم مواد درگیر در واکنش برابر با جرم محصولات واکنش است.

این قانون توسط M. V. Lomonosov در سال 1748 کشف شد و توسط A. L. Lavoisier در سال 1789 تکمیل شد.

در طول واکنش، جرم هر یک 1 عنصر

این قانون به شما اجازه می دهد تا معادلات واکنش های شیمیایی را بسازید و بر اساس آنها محاسبات را انجام دهید. مطلق نیست (به زیر مراجعه کنید). قانون بقای انرژی مطلق است.

2- قانون بقای انرژی: انرژی از هیچ به وجود نمی آید و ناپدید نمی شود، بلکه فقط از شکلی به شکل دیگر منتقل می شود.

این قانون نتیجه کار A. Einstein است. او ارتباط بین انرژی و جرم ماده را برقرار کرد (1905):

E \u003d ts 2،(6)

جایی که با- سرعت نور در خلاء برابر با 300000 کیلومتر بر ثانیه است. از آنجایی که انرژی در نتیجه یک واکنش شیمیایی آزاد یا جذب می شود، پس مطابق با معادله انیشتین، جرم مواد نیز تغییر می کند. اما این تغییر به قدری ناچیز است که در عمل به آن توجهی نمی شود (به اصطلاح نقص جرمی).

تشکیل یک مول هیدروژن کلرید از مواد ساده با اثر حرارتی 92.3 کیلوژول در مول همراه است که مربوط به از دست دادن جرم ماده ("نقص جرم") در حدود 10-9 گرم است.

قوانین زیر فقط برای ترکیباتی با ترکیب مولکولی ثابت معتبر است- دالتونیدهاآنها با ترکیبات دارای ترکیب متغیر مولکول متفاوت هستند - اسکله.

آلیاژهای فلزی حاوی ترکیباتی از نوع هستند M t M l،جایی که تیو n- متغیرها

2. قانون ثبات ترکیب (J. L. Proust, 1801).

نسبت بین توده ها عناصر شیمیاییکه بخشی از این ترکیب هستند، مستقل از روش تهیه آن یک مقدار ثابت است.

3. قانون نسبت های چندگانه (جی دالتون، 1803).

اگر دو عنصر چندین تشکیل دهند ترکیبات شیمیایی، سپس جرم یکی از عناصر در هر جرم معینی از دیگری به صورت اعداد صحیح کوچک به یکدیگر مربوط می شود.

در مونوکسید کربن (II) CO: M (C) / M (O) \u003d 12/16 \u003d 3/4، در مونوکسید کربن (IV) CO 2: M (C) / M (2 O) \u003d 12 /32 \u003d 3 /8. بنابراین، جرم کربن به ازای هر جرم معینی از اکسیژن در این ترکیبات به شرح زیر است:

3 / 4: 3 / 8 =2:1

4. قانون نسبت های حجمی ساده (J. L. Gay-Lussac، 1808).

حجم گازهای واکنش داده شده به یکدیگر و به حجم گازهایی که به صورت اعداد صحیح کوچک تشکیل شده اند، مرتبط هستند.

در واکنش تشکیل آمونیاک مطابق با ضرایب استوکیومتری در معادله واکنش:

H 2 + 3N 2 = 2NH 3 دریافت می کنیم که V (N 2) : V (H 2) : V (NH 3) = 1:3:2.

5. قانون آووگادرو (1811). حجم مساوی گازهای مختلف در شرایط یکسان (p و T) دارای تعداد یکسانی مولکول هستند.

این قانون از تجزیه و تحلیل حالت معادله گاز ایده آل مندلیف-کلاپیرون به دست می آید:

pV = nRT.

این معادله را می توان برای دو گاز نوشت: p 1 V 1= V 1 RT 1, p 2 V 2= V 2 RT 2 .

اگر برابر باشد p 1 \u003d p 2، T 1 \u003d T 2و V i = V 2مقدار مواد گازها برابر خواهد بود: n 1= n 2یا با توجه به شماره آووگادرو:

n 1 N A \u003d n 2 N A،

یعنی تعداد مولکول های این گازها نیز برابر خواهد بود.

قانون آووگادرو دارد عواقب:

1. همان تعداد مولکول هر گاز در شرایط یکسان، حجم یکسانی را اشغال می کند.

2. جرم گازهایی که در حجم های مساوی در شرایط یکسان (p, T) گرفته می شوند به اندازه جرم مولی آنها به یکدیگر مرتبط هستند:

t 1 / t 2 \u003d M 1 / M 2.(7)

این نتیجه از برابری مقادیر مواد این گازها ناشی می شود (به بالا مراجعه کنید): ν 1 = ν 2 .

با جایگزینی نسبت جرم یک ماده به جرم مولی به جای مقدار آن (معادله 2) به دست می آوریم:

t 1 / M 1 \u003d t 2 / M 2

t 1 / t 2 \u003d M g / M 2.

نتیجه دوم به ما اجازه می دهد تا معادله ای را برای تعیین جرم مولی یک گاز ناشناخته از مقدار معلوم چگالی نسبی این گاز از گاز شناخته شده دیگری استخراج کنیم.

پس از جانشینی به صورت و مخرج سمت چپ معادله 7 حجم گاز اول و دوم که مساوی هستند، به دست می آید:

t 1· V 2 / t 2 V 1 \u003d M 1 / M 2.

نسبت جرم یک ماده به حجم آن با چگالی جایگزین می شود (به معادله 5 مراجعه کنید):

R 1 / R 2 \u003d M 1 / M 2

و معادله ای برای محاسبه وزن مولکولی گاز اول از گاز دوم بدست می آوریم:

M 1= (ρ 1 / ρ 2) M 2 = D 1/2 M 2(8)

یا در نمای کلی:

M=Dجی م g (9)

جایی که دی جی- چگالی نسبی گاز اول نسبت به گاز دوم.

اگر چگالی هیدروژن یک گاز مشخص باشد، از معادله زیر استفاده می شود:

M \u003d 2DH 2.(10)

اگر چگالی گاز در هوا مشخص باشد، از معادله استفاده می شود:

M = 29D هوا. (11)

قوانین استوکیومتری شیمی

همه چیز با اندازه، تعداد و وزن تعیین می شود.

جی. کاوندیش

قانون بقای جرم مواد

قانون بقای جرم اولین بار توسط M. V. Lomonosov در سال 1748 فرموله شد. او به طور تجربی آن را با استفاده از مثال برشته کردن فلزات در ظروف مهر و موم شده در سال 1756 تأیید کرد. آزمایشگاه شیمیدر سن پترزبورگ

M. V. Lomonosov در نامه ای به L. Euler در تاریخ 5 ژوئیه 1748 این قانون را چنین تنظیم کرد: "تمام تغییراتی که در طبیعت رخ می دهد به گونه ای رخ می دهد که اگر چیزی به چیزی اضافه شود از چیز دیگری سلب می شود. بنابراین، چه مقدار ماده به هر جسمی اضافه می شود، به همان اندازه که در بدن دیگری از دست می رود، چند ساعت را به خواب می گذرانم، چقدر از بیداری دور می کنم، و غیره. حرکت: جسمی که با انگیزه‌ی خود، دیگری را به حرکت بر می‌انگیزد، به همان اندازه که با دیگری که توسط خود حرکت می‌کند ارتباط برقرار می‌کند، از حرکت خود ضرر می‌کند.

کمی بعد (1789)، قانون بقای جرم مستقل از لومونوسوف توسط A.L. Lavoisier ایجاد شد، که نشان داد در واکنش های شیمیایی نه تنها جرم کل مواد حفظ می شود، بلکه جرم هر یک از عناصر تشکیل دهنده آن نیز حفظ می شود. مواد متقابل: «هیچ چیزی نه در فرآیندهای مصنوعی و نه در فرآیندهای طبیعی ایجاد نمی‌شود، و می‌توان این موضع را تعیین کرد که در هر عملیات به همان میزان ماده قبل و بعد از آن وجود داشته باشد، که کیفیت و کمیت آغازین باقی بماند. همان، فقط جابجایی ها، بازآرایی ها صورت گرفت. تمام هنر انجام آزمایشات در شیمی بر اساس این موقعیت است. ("دوره مقدماتی در شیمی"، 1789).

عبارت مدرن قانون:

جرم مواد وارد شده به یک واکنش شیمیایی برابر با جرم مواد تشکیل شده در نتیجه واکنش است..

در طی یک واکنش شیمیایی، هسته اتم ها بدون تغییر باقی می مانند. با این حال، یک اتم نه تنها یک هسته، بلکه الکترون های اطراف آن نیز هست. در فرآیند فعل و انفعالات شیمیایی، ساختار الکترونیکی (در هر صورت، لایه های الکترونیکی بیرونی) مرتب می شود، به طوری که اتم تغییر می کند و اصلاً مشخص نیست که جرم آن ثابت می ماند. اما تعداد الکترون ها مانند هسته ها حفظ می شود.

قانون بقای جرم، مانند سایر قوانین بقا، به شدت رعایت می شود، اما نیاز به توضیح دارد. در سال 1905، A. Einstein نشان داد که بین جرم یک جسم (m) و انرژی آن (E) رابطه وجود دارد که با این رابطه بیان می شود:

که در آن c سرعت نور در خلاء است. این معادله انیشتین هم برای اجسام ماکروسکوپی و هم برای ذرات ریزجهان (به عنوان مثال، الکترون ها، پروتون ها) معتبر است. در طی واکنش های شیمیایی، انرژی همیشه آزاد یا جذب می شود، بنابراین جرم مواد درگیر در واکنش نیز تغییر می کند.

تکلیف برای کار مستقل.مقدار جرم مربوط به مقدار گرمای آزاد شده در طی واکنش را تعیین کنید

H 2 (g) + 1 / 2O 2 (g) \u003d H 2 O (g) + 241.8 کیلوژول.

آیا می توان چنین تغییر جرمی را در فرآیندهای شیمیایی مشاهده کرد؟

برای کدام فرآیندها تغییر جرم در نتیجه آزاد شدن یا جذب انرژی قابل توجه است؟

قانون بقای جرم چگونه باید دوباره فرموله شود تا برای هر فرآیندی رعایت شود؟

مثال 2.1.با کلسینه کردن 100 گرم کربنات کلسیم، 56 گرم اکسید کلسیم و 22.4 لیتر مونوکسید کربن (IV) (n.a.) به دست آمد. آیا این با قانون بقای جرم مواد مغایرت دارد؟

راه حل.طبق قانون آووگادرو شرایط عادی 22.4 لیتر گاز معادل 1 مول از این ماده است. بنابراین، در طی واکنش، 1 مول CO 2 تشکیل شد. جرم 1 مول دی اکسید کربن:

m (CO 2) \u003d ν (CO 2) M (CO 2); M(CO 2) = 44 گرم در مول؛ m (CO 2) \u003d 1 44 \u003d 44 (g).

مجموع جرم محصولات واکنش برابر خواهد بود:

56 + 44 = 100 (گرم)،

که برابر با جرم کربنات کلسیم اصلی است. بنابراین، قانون بقای جرم محقق می شود.