物質保存の法則は何と言っていますか? (例)

この記事では、物質保存の法則とは何か、そしてその内容について説明します。物質保存の法則の説明、法律の例、物質保存の法則を最初に確立したのは誰なのか、そしてそれが何に使用されるのかがわかります。

物質保存の法則とは何ですか?

物質保存の法則では、化学反応の反応物の質量は、そこで得られる質量に等しいと定められています。製品。

物質保存の法則は、質量保存の法則またはロモノーソフ・ラヴォアジエの法則としても知られています。

したがって、物質保存の法則は、質量は作成したり破壊したりすることはできないが、変換することはできることを意味します。たとえば、2 つの異なる分子 A と B は化学反応して分子 C と D になる可能性がありますが、反応物 A と B の質量の合計は、生成物 C と D の合計質量に等しくなります。

したがって、物質保存の法則は、エネルギーは生成も破壊もされず、変換されるだけであるというエネルギー保存の法則に似ています。

物質保存の法則の例

物質保存の法則の定義を考慮して、この科学法則のいくつかの例を以下に示します。

燃焼反応

燃焼反応は、通常炭素と水素からなる物質が酸素と反応して二酸化炭素と水を生成する発熱化学反応です。

例として、プロパンの燃焼反応は次のとおりです。

$C_3H_8+5O_2 \ \longrightarrow \ 3CO_2+4H_2O$

ご覧のとおり、この例では、炭素 (C)、水素 (H)、酸素 (O) の分子数が反応物と生成物で同じであるため、物質保存の法則が尊重されます。これは、化学反応における反応物の質量が生成物の質量に等しいことを意味します。

酸化反応

酸化反応とは、酸素が介入して新しい物質を得る化学反応です。

たとえば、アルミニウムの酸化反応は次のようになります。

$4Al+3O_2 \ \longrightarrow \ 2Al_2O_3$

反応物には 4 つのアルミニウム原子と 6 つの酸素原子 (3×2 = 6) があり、生成物には 2 つの Al ₂ O ₃分子があります。これは、4 つのアルミニウム原子 (2×2 = 4) があることを意味します。酸素原子 6 個 (2 × 3 = 6)。したがって、反応物と反応生成物には同じ物質が存在し、結論として、物質保存の法則が検証されます。

フッ化水素酸

フッ化水素酸の化学反応は、物質保存の法則を証明するのに非常に役立ちます。この反応では、フッ素が水素と結合してフッ化水素酸を形成します。

$F_2+H_2\ \longrightarrow \ 2HF$

ご覧のとおり、反応物には 2 つのフッ素 (F) 原子と 2 つの水素 (H) 原子があり、生成物には 2 つの HF 分子があります。したがって、同じ数の F 原子と H 原子が反応物と生成物に含まれるため、物質保存の原則が尊重されます。

物質保存の法則を発見したのは誰ですか?

このセクションでは、物質保存の法則の歴史を振り返ります。これは、物質保存の法則は 1 人の科学者によって作成されたものではなく、数人の人々によって長年にわたって発見されたものであるためです。

紀元前 6 世紀には、宇宙と物質などの構成要素は創造も破壊もできないと信じられていたため、物質保存原理という概念がすでに存在していました。実際、古代ギリシャでは、「無からは何も生じない」、つまり、以前に存在しなかったとしてもすべての物質は存在できると信じられていました。しかし、この法則は科学的に証明できませんでした。

この問題は、化学者のロバート・ボイルが燃焼反応を研究し、質量の不均衡を観察した 17 世紀まで続きました。科学者はさまざまな酸化反応から得られた反応物と生成物の重さを量りましたが、生成物の重さは反応物よりも重かったです。これは、エネルギー保存の仮説が誤りであることを意味しました。

しかし、アントワーヌ・ラヴォアジエは後に 17 世紀に、空気も反応に関与するため物質の質量が増加することを示しました。したがって、空気の質量を考慮すると、化学反応の前後で質量が同じであるため、物質は保存されます。

同世紀に、ラヴォワジェよりも先に、ロシアのミハイル・ロモノーソフが初めて物質保存の法則を述べたが、ボイルの考えに反論し、法則を普及させたのはラヴォワジェであったことに注意すべきである。このため、この規則はロモノーソフ・ラヴォアジエの法則とも呼ばれます。

物質保存の法則のさらなる応用

記事全体を通して確認できたように、物質保存の法則は主に化学で反応を研究するために使用されます。ただし、他の科学的応用もあります。

物質保存則は流体力学で使用されます。これは、物体の質量が時間の経過とともに変化しない場合、容積制御装置の入口での質量流量が出口での質量流量と同一でなければならないことを意味するためです。言い換えれば、学習システムには質量の蓄積がありません。

$\dot{m}_{input}=\dot{m}_{output}$

物質保存の法則には、エネルギー生成に関して非常に有用な例外があることを考慮する必要があります。核反応では、反応物と生成物の間に質量差があるため、物質保存の法則は尊重されません。プラスの面は、この質量の不均衡が物質をエネルギーに変換するのに役立つということです。