Закон сохранения массы веществ
Закон сохранения массы веществ — один из важнейших законов химии. Вещества вступают в химические реакции, в результате которых образуются новые вещества. Но меняется ли общая масса веществ? Ученые высказывали разные предположения.
Роберт Бойль (1621-1691гг.) в открытой реторте (retorta, букв. — «повёрнутая назад», лабораторный сосуд с длинным горлом, употребляется главным образом для перегонки) прокаливал различные металлы и взвешивал их до и после нагревания. Он обнаружил, что металлы становились тяжелее. Опираясь на данные своих опытов Бойль сделал неправильные выводы, что масса веществ в результате химических реакций может измениться!
Ломоносов повторил опыты Бойля, но металлы он прокаливал в запаянных ретортах. Взвешивание сосудов до и после реакции показало, что их масса остаётся неизменной. Ломоносов также сделал вывод, что при прокаливании на открытом воздухе к металлу присоединяется какая-то его часть (кислород в то время еще не открыли). Сделать правильный вывод из опытов Ломоносову помогла разработанная им атомно-молекулярная теория. Результат этих опытов он сформулировал в 1748 году в виде закона:
Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимается, столько присовокупится к другому. Так ежели где убудет материи, то умножится в другом месте.
Современная трактовка закона сохранения массы:
Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе образовавшихся веществ.
Атомы не исчезают и не появляются при химических реакциях. Из атомов, содержащихся в исходных веществах образуются продукты реакции, поэтому масса остаётся неизменной.
В 1789 году, значительно позже и независимо от Ломоносова закон сохранения массы веществ был установлен французским химиком Антуаном Лавуазье (1734-1794). Ему удалось объяснить причину разных результатов взвешивания веществ в открытых и закрытых сосудах. Он доказал, что образование окалины (при нагревании свинца) происходит за счёт присоединения к металлу кислорода, содержащегося в воздухе.
Современная наука подтверждает взгляды Ломоносова и Лавуазье. В 1905 году Альберт Эйнштейн показал, что между массой тела (m) и его энергией (E) существует связь, выражаемая уравнением: E = mc2, где c — скорость света в вакууме.
С точки зрения атомно-молекулярной теории закон сохранения массы объясняется так:
В результате химических реакций атомы не теряются и не возникают вновь, происходит лишь их перегруппировка
То есть молекулы одних веществ превращаются в молекулы других веществ. А, поскольку, число атомов до реакции и после остается неизменным, то их общая масса также не меняется.
# Значение закона сохранения массы веществ
- Открытие закона сохранения массы веществ нанесло удар по флогистонной теории и религии.
Стало очевидно, что учение религии о создании богом мира из ничего не соответсвует действительности. - Открытие закона сохранения массы веществ помогло дальнейшему развитию химии как науки.
- Важнейшие практические расчеты стали проводиться основываясь на законе сохранения массы веществ.
Например, можно точно сказать сколько потребуется исходных веществ, чтобы получить, скажем, 44 кг сульфида железа (II) FeS, если железо и сера вступают в реакцию в массовых отношениях 7:4 (семь к четырем).
Согласно закону сохранения массы веществ, при взаимодействии железа массой 7 кг и серы массой 4 кг образуется сульфид железа (II) FeS массой 11 кг. Так как необходимо получить 44 кг сульфида железа (II), то есть в четыре раза больше, то и исходных веществ нужно взять в четыре раза больше.
28 кг железа (7*4) и 16 кг серы (4*4). - На основе закона сохранения массы веществ составляют уравнения химических реакций.