Закон збереження маси

Давайте повернемося до реакції між метаном і киснем, розглянутої в попередньому параграфі. У цій реакції метан і кисень – реагенти, а діоксид вуглецю і вода – продукти.

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О

Вийдуть модельки однієї молекули метану і двох молекул кисню. Ми можемо розібрати ці модельки на окремі атоми і тут же зібрати з них модельки продуктів. Для цього нам не потрібно ніяких інших деталей – тільки ті атоми, які ми взяли з однієї “молекули” метану і двох “молекул” кисню.

Зрозуміло, маса всіх пластилінових “атомів” при цьому не змінилася, хоча перед нами тепер лежать вже зовсім інші “молекули” – діоксиду вуглецю і води.

Цей простий досвід ілюструє один з найважливіших законів природи – закон збереження є. Нові речовини не виходять з нічого і не можуть звернутися на ніщо. Маса (вага) реагентів завжди в точності дорівнює масі (вазі) продуктів хімічної реакції. Цей фундаментальний закон вперше відкрив російський вчений М.В. Ломоносов. Трохи пізніше французький хімік А. Лавуазьє прийшов до тих же висновків і незалежно від Ломоносова сформулював той же закон.

Збереження маси речовин в хімічних реакціяхМасса речовин, що вступають у хімічну реакцію, дорівнює масі речовин, що утворюються в результаті реакції

Коли ми розбирали пластилінові модельки реагентів СН4 і О2, щоб зібрати модельки продуктів СО2 і Н2О, нам не треба було що-небудь змінювати в атомах. Хіба що зовсім небагато: до атома вуглецю в молекулі СО2 атоми кисню прикріплюються не так, як до цього прикріплялися атоми водню.

Значить, зміни торкнулися тільки “зовнішньої поверхні” атома. Там, як ми знаємо, в сьогоденні атомі знаходиться валентна електронна оболонка. Точно так само в хімічних реакціях зміни стосуються лише зовнішніх електронів, а вся внутрішня “начинка” атома, що знаходиться під його валентної оболонкою, залишається незмінною.
Незмінним залишається ядро атома і його найважливіша характеристика – заряд ядра Z (він же – порядковий номер елемента в Періодичної таблиці). Розбираючи й збираючи модельки, ми тільки по-різному складаємо одні й ті ж атоми, тобто міняємо склад молекул.

Прості досліди з моделями ілюструють не тільки закон збереження маси, але й визначення хімічної реакції, яке ви вже знаєте з попереднього параграфа.

Тепер, з урахуванням закону збереження маси, ми можемо сформулювати правила складання хімічних рівнянь:

1) Потрібно знати формули речовин, що вступили в реакцію (формули реагентів) і формули речовин, отриманих в результаті реакції (формули продуктів).

2) Слід записати ліву частину рівняння, де розташовуються формули реагентів (у будь-якому порядку). Між формулами ставляться знаки “плюс”.

3) Далі слід поставити знак рівності або стрілку і записати праву частину рівняння: формули продуктів (у будь-якому порядку) і знаки “плюс” між ними.

4) Число атомів кожного елемента в лівій частині рівняння має дорівнювати числу атомів кожного елемента в правій частині рівняння. Для досягнення цього потрібно підібрати і поставити перед формулами відповідні коефіцієнти.

5) Не можна міняти місцями ліву та праву частини рівняння. Не можна переносити формули речовин з однієї частини рівняння в іншу.

Наведемо ще кілька прикладів правильно записаних рівнянь хімічних реакцій:

2Ag + S = Ag2S

4Al + 3O2 = 2Al2O3

HCl + NaOH = NaCl + H2O.

Посилання на основну публікацію