Најважније из лекције
Закон одржања масе: Укупна маса свих реактаната једнака је укупној маси свих производа хемијске реакције (\( m_{\text{реактаната}} = m_{\text{производа}} \)).
Научници: М. В. Ломоносов и А. Л. Лавоазје су га експериментално доказали независно један од другог.
Узрок: Хемијском реакцијом се атоми не уништавају нити настају нови, већ се само прераспоређују и другачије повезују.
Затворени систем: Неопходан је за експерименталну проверу када у реакцији учествују или настају гасовите супстанце.
Научници: М. В. Ломоносов и А. Л. Лавоазје су га експериментално доказали независно један од другог.
Узрок: Хемијском реакцијом се атоми не уништавају нити настају нови, већ се само прераспоређују и другачије повезују.
Затворени систем: Неопходан је за експерименталну проверу када у реакцији учествују или настају гасовите супстанце.
Закон одржања масе гласи: Укупна маса реактаната једнака је укупној маси производа хемијске реакције.
Овај закон су средином и крајем XVIII века, независно један од другог, експериментално доказали и формулисали руски научник Михаил Васиљевич Ломоносов и француски хемичар Антоан Лоран де Лавоазје.
\[ m(\text{реактаната}) = m(\text{производа}) \]
Ако у реакцији синтезе \( 48 \text{ g} \) магнезијума потпуно изреагује са \( 32 \text{ g} \) кисеоника, маса насталог магнезијум-оксида износи:
\[ m(\text{MgO}) = m(\text{Mg}) + m(\text{O}_2) = 48 \text{ g} + 32 \text{ g} = 80 \text{ g} \]
Колика је укупна маса производа ако у хемијској реакцији потпуно реагује \( 14 \text{ g} \) азота и \( 3 \text{ g} \) водоника?
Према Закону одржања масе:
\[ m(\text{производа}) = m(\text{азота}) + m(\text{водоника}) = 14 \text{ g} + 3 \text{ g} = 17 \text{ g} \]
Током хемијске реакције везе између честица реактаната се раскидају, а саме честице (атоми) се прераспоређују и повезују новим везама, градећи производе реакције.
Пошто се током хемијске реакције укупан број и врста честица не мењају, не мења се ни укупна маса супстанци.
Овим је потврђен и општи Закон одржања материје: материја се не може створити ни из чега нити уништити, већ само прелази из једног облика у други.
Зашто маса остаје иста након реакције иако су настале потпуно нове супстанце са новим својствима?
Зато што су сви атоми који су градили реактанте и даље присутни у производима; они су само променили међусобни распоред и везе, па је њихова укупна маса остала непромењена.
При мешању раствора олово(II)-нитрата и калијум-јодида настаје жути талог олово(II)-јодида. Мерењем на лабораторијској ваги пре и после мешања показује се да је маса система потпуно иста.
При сагоревању свеће у отвореном простору изгледа као да се маса смањује. Међутим, производи сагоревања су гасови - угљеник(IV)-оксид и водена пара - који одлазе у ваздух.
Да би се Закон одржања масе експериментално потврдио за реакције у којима учествују или настају гасови, оглед се мора извести у затвореном систему (нпр. под стакленим звоном или у затвореном суду).
Ако се свећа упали на ваги у отвореном суду, маса ће се временом смањивати. Да ли то значи да Закон одржања масе не важи за реакцију горења?
Не. Закон увек важи, али су гасовити производи (\(\text{CO}_2\) и водена пара) напустили отворени суд. Када би се сагоревање вршило у затвореном систему, вага би показала исту масу пре и после реакције.
Закон одржања масе омогућава израчунавање непознате масе неког реактанта или производа на основу познатих маса осталих учесника у реакцији.
Поставити хемијску једначину или шему реакције (реактанти \(\rightarrow\) производи).
Записати једнакост: збир маса свих реактаната једнак је збиру маса свих производа.
Уврстити познате вредности и израчунати непознату величину.
Разлагањем калцијум-карбоната (\(\text{CaCO}_3\)) настају калцијум-оксид (\(\text{CaO}\)) и угљеник(IV)-оксид (\(\text{CO}_2\)):
\[ m(\text{CaCO}_3) = m(\text{CaO}) + m(\text{CO}_2) \]
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Хлороводоник настаје реакцијом синтезе између водоника и хлора. Израчунајте масу насталог хлороводоника ако је у реакцији потпуно утрошено \( 2 \text{ g} \) водоника и \( 70 \text{ g} \) хлора.
Познато:
\( m(\text{водоника}) = 2 \text{ g} \)
\( m(\text{хлора}) = 70 \text{ g} \)
Поступак:
\( \text{водоник} + \text{хлор} \rightarrow \text{хлороводоник} \)
\( m(\text{хлороводоника}) = m(\text{водоника}) + m(\text{хлора}) \)
\( m(\text{хлороводоника}) = 2 \text{ g} + 70 \text{ g} = 72 \text{ g} \)
Одговор: Настало је \( 72 \text{ g} \) хлороводоника.
\( m(\text{водоника}) = 2 \text{ g} \)
\( m(\text{хлора}) = 70 \text{ g} \)
Поступак:
\( \text{водоник} + \text{хлор} \rightarrow \text{хлороводоник} \)
\( m(\text{хлороводоника}) = m(\text{водоника}) + m(\text{хлора}) \)
\( m(\text{хлороводоника}) = 2 \text{ g} + 70 \text{ g} = 72 \text{ g} \)
Одговор: Настало је \( 72 \text{ g} \) хлороводоника.
Задатак 2 (средњи): Загревањем \( 100 \text{ g} \) калцијум-карбоната дошло је до његовог потпуног разлагања на калцијум-оксид и угљеник(IV)-оксид. Ако је маса добијеног калцијум-оксида \( 56 \text{ g} \), израчунајте масу ослобођеног угљеник(IV)-оксида.
Познато:
\( m(\text{калцијум-карбоната}) = 100 \text{ g} \)
\( m(\text{калцијум-оксида}) = 56 \text{ g} \)
Поступак:
\( m(\text{калцијум-карбоната}) = m(\text{калцијум-оксида}) + m(\text{угљеник(IV)-оксида}) \)
\( 100 \text{ g} = 56 \text{ g} + m(\text{угљеник(IV)-оксида}) \)
\( m(\text{угљеник(IV)-оксида}) = 100 \text{ g} - 56 \text{ g} = 44 \text{ g} \)
Одговор: Маса ослобођеног угљеник(IV)-оксида износи \( 44 \text{ g} \).
\( m(\text{калцијум-карбоната}) = 100 \text{ g} \)
\( m(\text{калцијум-оксида}) = 56 \text{ g} \)
Поступак:
\( m(\text{калцијум-карбоната}) = m(\text{калцијум-оксида}) + m(\text{угљеник(IV)-оксида}) \)
\( 100 \text{ g} = 56 \text{ g} + m(\text{угљеник(IV)-оксида}) \)
\( m(\text{угљеник(IV)-оксида}) = 100 \text{ g} - 56 \text{ g} = 44 \text{ g} \)
Одговор: Маса ослобођеног угљеник(IV)-оксида износи \( 44 \text{ g} \).
Задатак 3 (средњи): У затвореној посуди помешано је \( 6 \text{ g} \) угљеника и \( 20 \text{ g} \) кисеоника. Након бурне реакције сагоревања, сав угљеник је изреаговао и настао је угљеник(IV)-оксид, при чему је преостало \( 4 \text{ g} \) кисеоника који није ступио у реакцију. Колика је маса насталог угљеник(IV)-оксида и колика је укупна маса свих супстанци у суду након реакције?
Поступак:
1. Маса кисеоника који је заиста изреаговао:
\( m(\text{изреаговалог } \text{O}_2) = 20 \text{ g} - 4 \text{ g} = 16 \text{ g} \)
2. Маса насталог производа (\(\text{CO}_2\)):
\( m(\text{CO}_2) = m(\text{C}) + m(\text{изреаговалог } \text{O}_2) = 6 \text{ g} + 16 \text{ g} = 22 \text{ g} \)
3. Укупна маса свих супстанци у суду након реакције:
\( m_{\text{укупно}} = m(\text{CO}_2) + m(\text{неизреаговалог } \text{O}_2) = 22 \text{ g} + 4 \text{ g} = 26 \text{ g} \)
(Ово одговара почетној маси свих супстанци: \( 6 \text{ g} + 20 \text{ g} = 26 \text{ g} \)).
Одговор: Маса насталог угљеник(IV)-оксида је \( 22 \text{ g} \), а укупна маса у суду је \( 26 \text{ g} \).
1. Маса кисеоника који је заиста изреаговао:
\( m(\text{изреаговалог } \text{O}_2) = 20 \text{ g} - 4 \text{ g} = 16 \text{ g} \)
2. Маса насталог производа (\(\text{CO}_2\)):
\( m(\text{CO}_2) = m(\text{C}) + m(\text{изреаговалог } \text{O}_2) = 6 \text{ g} + 16 \text{ g} = 22 \text{ g} \)
3. Укупна маса свих супстанци у суду након реакције:
\( m_{\text{укупно}} = m(\text{CO}_2) + m(\text{неизреаговалог } \text{O}_2) = 22 \text{ g} + 4 \text{ g} = 26 \text{ g} \)
(Ово одговара почетној маси свих супстанци: \( 6 \text{ g} + 20 \text{ g} = 26 \text{ g} \)).
Одговор: Маса насталог угљеник(IV)-оксида је \( 22 \text{ g} \), а укупна маса у суду је \( 26 \text{ g} \).
Задатак 4 (тежак): У отвореној лабораторијској чаши налази се \( 150 \text{ g} \) раствора хлороводоничне киселине. У чашу је убачен комад цинка масе \( 13 \text{ g} \). Долази до реакције у којој настају цинк-хлорид и гасовити водоник који излази из чаше. Након завршетка реакције, вага показује да је маса садржаја у чаши \( 162{,}6 \text{ g} \).
а) Израчунајте масу ослобођеног водоника.
б) Објасните зашто маса на ваги није остала \( 163 \text{ g} \).
а) Израчунајте масу ослобођеног водоника.
б) Објасните зашто маса на ваги није остала \( 163 \text{ g} \).
Поступак:
а) Почетна маса реактаната:
\( m_{\text{почетно}} = m(\text{раствора}) + m(\text{Zn}) = 150 \text{ g} + 13 \text{ g} = 163 \text{ g} \)
Према Закону одржања масе, укупна маса свих производа мора бити \( 163 \text{ g} \):
\( m(\text{остатка у чаши}) + m(\text{H}_2) = 163 \text{ g} \)
\( m(\text{H}_2) = 163 \text{ g} - 162{,}6 \text{ g} = 0{,}4 \text{ g} \)
б) Објашњење: Маса на ваги је мања јер је реакција изведена у отвореном систему, па је гасовити водоник (\( 0{,}4 \text{ g} \)) напустио посуду.
Одговор: Маса ослобођеног водоника је \( 0{,}4 \text{ g} \).
а) Почетна маса реактаната:
\( m_{\text{почетно}} = m(\text{раствора}) + m(\text{Zn}) = 150 \text{ g} + 13 \text{ g} = 163 \text{ g} \)
Према Закону одржања масе, укупна маса свих производа мора бити \( 163 \text{ g} \):
\( m(\text{остатка у чаши}) + m(\text{H}_2) = 163 \text{ g} \)
\( m(\text{H}_2) = 163 \text{ g} - 162{,}6 \text{ g} = 0{,}4 \text{ g} \)
б) Објашњење: Маса на ваги је мања јер је реакција изведена у отвореном систему, па је гасовити водоник (\( 0{,}4 \text{ g} \)) напустио посуду.
Одговор: Маса ослобођеног водоника је \( 0{,}4 \text{ g} \).
