Hukum kekekalan materi, aplikasi, eksperimen, dan contoh

itu hukum kekekalan materi atau massa adalah yang menyatakan bahwa dalam reaksi kimia apa pun, materi tidak diciptakan atau dihancurkan. Hukum ini didasarkan pada fakta bahwa atom adalah partikel yang tidak dapat dibagi dalam jenis reaksi ini; sementara dalam reaksi nuklir atom terfragmentasi, itulah sebabnya mereka tidak dianggap sebagai reaksi kimia. 

Jika atom tidak dihancurkan, maka ketika suatu unsur atau senyawa bereaksi, jumlah atom harus dijaga konstan sebelum dan sesudah reaksi; yang diterjemahkan ke dalam jumlah massa konstan antara reagen dan produk yang terlibat.

Ini selalu terjadi jika tidak ada kebocoran yang menyebabkan hilangnya materi; tetapi jika reaktor tertutup rapat, tidak ada atom yang "menghilang", dan oleh karena itu massa yang bermuatan harus sama dengan massa setelah reaksi.

Jika produk itu padat, di sisi lain, massanya akan sama dengan jumlah reagen yang terlibat untuk pembentukannya. Dengan cara yang sama terjadi dengan produk cair atau gas, tetapi lebih cenderung untuk membuat kesalahan saat mengukur massa yang dihasilkannya..

Undang-undang ini lahir dari eksperimen abad-abad yang lalu, diperkuat oleh kontribusi beberapa ahli kimia terkenal, seperti Antoine Lavoisier.

Pertimbangkan reaksi antara A dan B₂ untuk membentuk AB₂ (gambar atas) Menurut hukum kekekalan materi, massa AB₂ harus sama dengan jumlah massa A dan B₂, masing-masing. Kemudian, jika 37g A bereaksi dengan 13g B₂, produk AB₂ harus berat 50g.

Oleh karena itu, dalam persamaan kimia, massa reaktan (A dan B₂) harus selalu sama dengan massa produk (AB₂).

Contoh yang sangat mirip dengan yang baru saja dijelaskan adalah pembentukan oksida logam, seperti karat atau karat. Karat lebih berat daripada besi (meskipun mungkin tidak terlihat seperti itu) karena logam bereaksi dengan massa oksigen untuk menghasilkan oksida..

Indeks

• 1 Apakah hukum kekekalan materi atau massa?
  • 1.1 Kontribusi Lavoisier
• 2 Bagaimana hukum ini diterapkan dalam persamaan kimia?
  • 2.1 Prinsip dasar
  • 2.2 Persamaan kimia
• 3 Eksperimen yang menunjukkan hukum
  • 3.1 Insinerasi logam
  • 3.2 Pelepasan oksigen
• 4 Contoh (latihan praktis)
  • 4.1 Dekomposisi merkuri monoksida
  • 4.2 Insinerasi pita magnesium
  • 4.3 Kalsium hidroksida
  • 4.4 Tembaga oksida
  • 4.5 Pembentukan natrium klorida
• 5 Referensi

Apakah hukum kekekalan materi atau massa?

Undang-undang ini menyatakan bahwa reaksi kimia massa reaktan sama dengan massa produk. Hukum diungkapkan dalam frasa "materi tidak diciptakan atau dihancurkan, semuanya ditransformasikan", sebagaimana dinyatakan oleh Julius Von Mayer (1814-1878).

Hukum ini dirancang secara independen oleh Mikhail Lamanosov, pada 1745, dan oleh Antoine Lavoisier pada 1785. Sementara penelitian Lamanósov tentang Hukum Konservasi Misa mendahului orang-orang Lavoisier, mereka tidak dikenal di Eropa. karena ditulis dalam bahasa Rusia.

Eksperimen yang dilakukan pada tahun 1676 oleh Robert Boyle mengarahkan mereka untuk menunjukkan bahwa ketika suatu bahan dibakar dalam wadah terbuka, bahan itu menambah bobotnya; mungkin karena transformasi yang dialami oleh materi itu sendiri.

Eksperimen Lavoiser tentang pembakaran bahan dalam wadah dengan asupan udara terbatas menunjukkan peningkatan berat. Hasil ini sesuai dengan yang diperoleh Boyle.

Kontribusi Lavoisier

Namun, kesimpulan Lavoisier berbeda. Dia berpikir bahwa selama pembakaran, sejumlah massa diekstraksi dari udara, yang akan menjelaskan peningkatan massa yang diamati pada bahan yang mengalami pembakaran..

Lavoiser berpikir bahwa massa logam tetap konstan selama pembakaran, dan bahwa penurunan pembakaran dalam wadah tertutup tidak disebabkan oleh penurunan flojisto (konsep tidak digunakan), esensi yang diduga terkait dengan produksi panas.

Lavoiser mencatat bahwa penurunan yang diamati disebabkan oleh penurunan konsentrasi gas dalam wadah tertutup.

Bagaimana hukum ini berlaku dalam persamaan kimia?

Hukum kekekalan massa adalah transendental penting dalam stoikiometri, mendefinisikan yang terakhir sebagai perhitungan hubungan kuantitatif antara reaktan dan produk yang hadir dalam reaksi kimia.

Prinsip-prinsip stoikiometri diucapkan pada tahun 1792 oleh Jeremías Benjamín Richter (1762-1807), yang mendefinisikannya sebagai ilmu yang mengukur proporsi kuantitatif atau hubungan massa unsur-unsur kimia yang terlibat dalam suatu reaksi.

Dalam suatu reaksi kimia ada modifikasi dari zat yang mengintervensi di dalamnya. Diamati bahwa reaktan atau reaktan dikonsumsi untuk menghasilkan produk.

Selama reaksi kimia terjadi pecah ikatan antara atom, serta pembentukan ikatan baru; tetapi jumlah atom yang terlibat dalam reaksi tetap tidak berubah. Inilah yang dikenal sebagai hukum kekekalan materi.

Prinsip dasar

Undang-undang ini mengimplikasikan dua prinsip dasar:

-Jumlah total atom dari masing-masing jenis adalah sama dalam reaktan (sebelum reaksi) dan dalam produk (setelah reaksi).

-Jumlah total muatan listrik sebelum dan sesudah reaksi tetap konstan.

Ini karena jumlah partikel subatom tetap konstan. Partikel-partikel ini adalah neutron tanpa muatan listrik, proton dengan muatan positif (+), dan elektron dengan muatan negatif (-). Jadi muatan listrik tidak berubah selama reaksi.

Persamaan kimia

Setelah mengatakan di atas, ketika mewakili reaksi kimia melalui persamaan (seperti gambar utama), prinsip-prinsip dasar harus dihormati. Persamaan kimia menggunakan simbol atau representasi dari berbagai unsur atau atom, dan bagaimana mereka dikelompokkan dalam molekul sebelum atau setelah reaksi.

Persamaan berikut akan digunakan lagi sebagai contoh:

A + B₂    => AB₂

Subskrip adalah angka yang ditempatkan di sisi kanan elemen (B₂ dan AB₂) di bagian bawahnya, menunjukkan jumlah atom unsur yang ada dalam molekul. Jumlah ini tidak dapat diubah tanpa produksi molekul baru, berbeda dari aslinya.

Koefisien stoikiometrik (1, dalam kasus A dan sisa spesies) adalah angka yang ditempatkan di bagian kiri atom atau molekul, yang menunjukkan jumlah mereka yang terlibat dalam reaksi.

Dalam persamaan kimia, jika reaksinya tidak dapat dibalikkan, satu panah ditempatkan, yang menunjukkan arah reaksi. Jika reaksinya reversibel, ada dua panah di arah yang berlawanan. Di sebelah kiri panah adalah reagen atau reaktan (A dan B₂), sedangkan di sebelah kanan adalah produk (AB₂).

Ayun

Menyeimbangkan persamaan kimia adalah prosedur yang memungkinkan untuk menyamakan jumlah atom unsur-unsur kimia yang ada dalam reaktan dengan orang-orang dari produk.

Dengan kata lain, jumlah atom dari setiap elemen harus sama di sisi reaktan (sebelum panah) dan di sisi produk dari reaksi (setelah panah).

Dikatakan bahwa ketika suatu reaksi seimbang, Hukum Aksi Massa dihormati.

Oleh karena itu, sangat penting untuk menyeimbangkan jumlah atom dan muatan listrik pada kedua sisi panah dalam persamaan kimia. Juga, jumlah massa reaktan harus sama dengan jumlah massa produk.

Untuk kasus persamaan yang diwakili, itu sudah seimbang (jumlah yang sama dari A dan B di kedua sisi panah).

Eksperimen yang menunjukkan hukum

Insinerasi logam

Lavoiser, yang mengamati pembakaran logam seperti timah dan timah dalam wadah tertutup dengan asupan udara terbatas, memperhatikan bahwa logam tersebut ditutup dengan kalsinasi; dan juga, bahwa berat logam pada waktu tertentu dari pemanasan sama dengan awal.

Ketika peningkatan berat diamati ketika membakar logam, Lavoiser berpikir bahwa kelebihan berat yang diamati dapat dijelaskan oleh massa tertentu dari sesuatu yang diekstraksi dari udara selama pembakaran. Karena alasan ini massa tetap konstan.

Kesimpulan ini, yang dapat dianggap dengan dasar ilmiah yang lemah, tidak seperti itu, mengingat pengetahuan Lavoiser tentang keberadaan oksigen pada saat ia mengumumkan Hukumnya (1785).

Pelepasan oksigen

Oksigen ditemukan oleh Carl Willhelm Scheele pada tahun 1772. Selanjutnya, Joseph Priesley menemukannya secara independen, dan menerbitkan hasil penelitiannya, tiga tahun sebelum Scheele menerbitkan hasilnya tentang gas yang sama ini..

Priesley memanaskan merkuri monoksida dan mengumpulkan gas yang menghasilkan peningkatan kecemerlangan nyala api. Selanjutnya, memasukkan tikus ke dalam wadah dengan gas membuatnya lebih aktif. Priesley menyebut gas defogistized ini.

Priesley mengomunikasikan pengamatannya kepada Antoine Lavoiser (1775), yang mengulangi eksperimennya yang menunjukkan bahwa gas berada di udara dan di dalam air. Lavoiser mengenali gas sebagai elemen baru, memberinya nama oksigen.

Ketika Lavoisier digunakan sebagai argumen untuk mengeluarkan hukumnya, bahwa massa berlebih yang diamati dalam pembakaran logam adalah karena sesuatu yang diekstraksi dari udara, ia memikirkan oksigen, unsur yang dikombinasikan dengan logam selama pembakaran..

Contoh (latihan praktis)

Dekomposisi merkuri monoksida

Jika 232,6 merkuri monoksida (HgO) dipanaskan, ia terurai menjadi merkuri (Hg) dan molekul oksigen (O₂). Berdasarkan hukum kekekalan massa dan berat atom: (Hg = 206,6 g / mol) dan (O = 16 g / mol), menunjukkan massa Hg dan O₂ yang terbentuk.

HgO => Hg + O₂

232,6 g 206,6 g 32 g

Perhitungannya sangat langsung, karena tepat satu mol HgO sedang didekomposisi.

Insinerasi pita magnesium

Pita magnesium 1,2 g dibakar dalam wadah tertutup yang mengandung 4 g oksigen. Setelah reaksi, 3,2 g oksigen yang tidak bereaksi tetap. Berapa banyak magnesium oksida terbentuk?

Hal pertama yang harus dihitung adalah massa oksigen yang bereaksi. Ini dapat dengan mudah dihitung, menggunakan pengurangan:

Massa O₂ yang bereaksi = massa awal O₂ - massa akhir O₂

(4 - 3.2) g O₂

0,8 g O₂

Berdasarkan hukum kekekalan massa, massa MgO yang terbentuk dapat dihitung.

Massa MgO = massa Mg + massa O

1,2 g + 0,8 g

2,0 g MgO

Kalsium hidroksida

Massa 14 g kalsium oksida (CaO) bereaksi dengan 3,6 g air (H₂O), yang dikonsumsi sepenuhnya dalam reaksi untuk membentuk 14,8 g kalsium hidroksida, Ca (OH)₂:

Berapa banyak kalsium oksida bereaksi membentuk kalsium hidroksida?

Berapa banyak kalsium oksida yang tersisa?

Reaksi dapat dirinci dengan persamaan berikut:

CaO + H₂O => Ca (OH)₂

Persamaannya seimbang. Karena itu sesuai dengan hukum kekekalan massa.

Massa CaO yang terlibat dalam reaksi = massa Ca (OH)₂ - Massa h₂O

14,8 g - 3,6 g

11,2 g CaO

Oleh karena itu, CaO yang tidak bereaksi (yang tersisa) dihitung dengan mengurangi:

Sisa massa CaO = massa hadir dalam reaksi - massa yang ikut campur dalam reaksi.

14 g CaO - 11,2 g CaO

2,8 g CaO

Tembaga oksida

Berapa banyak tembaga oksida (CuO) akan terbentuk ketika 11 g tembaga (Cu) sepenuhnya bereaksi dengan oksigen (O₂)? Berapa banyak oksigen yang dibutuhkan dalam reaksi?

Langkah pertama adalah menyeimbangkan persamaan. Persamaan seimbang adalah sebagai berikut:

2Cu + O₂ => 2CuO

Persamaannya seimbang, sehingga sesuai dengan hukum kekekalan massa.

Berat atom Cu adalah 63,5 g / mol, dan berat molekul CuO adalah 79,5 g / mol.

Perlu untuk menentukan berapa banyak CuO terbentuk dari oksidasi lengkap 11 g Cu:

Massa CuO = (11 g Cu) ∙ (1 mol Cu / 63,5 g Cu) ∙ (2 mol CuO / 2 mol Cu) ∙ (79,5 g CuO / mol CuO)

Massa CuO berbentuk = 13,77 g

Oleh karena itu, perbedaan massa antara CuO dan Cu memberikan jumlah oksigen yang terlibat dalam reaksi:

Massa oksigen = 13,77 g - 11 g

1,77 g O₂

Pembentukan natrium klorida

Massa klorin (Cl₂) dari 2,47 g direaksikan dengan natrium (Na) yang cukup dan 3,82 g natrium klorida (NaCl) terbentuk. Berapa banyak reaksi Na?

Persamaan seimbang:

2Na + Cl₂ => 2NaCl

Menurut hukum kekekalan massa:

Massa Na = massa NaCl - massa Cl₂

3,82 g - 2,47 g

1,35 g Na

Referensi

1. Flores, J. Química (2002). Editorial Santillana.
2. Wikipedia. (2018). Hukum kekekalan materi. Diperoleh dari: en.wikipedia.org
3. Institut Politeknik Nasional. (s.f.). Hukum kekekalan massa. CGFIE. Diperoleh dari: aev.cgfie.ipn.mx
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (18 Januari 2019). Hukum Konservasi Massa. Diperoleh dari: thinkco.com
5. Shrestha B. (18 November 2018). Hukum kekekalan materi. Teks Libre Kimia. Diperoleh dari: chem.libretexts.org