Cet article explique ce qu'est la loi de conservation de la matière et ce qu'elle dit. Vous trouverez l'énoncé de la loi de conservation de la matière, des exemples de lois, qui a été le premier à établir la loi de conservation de la matière et à quoi elle sert.
Quelle est la loi de conservation de la matière ?
La ley de la conservación de la materia establece que la masa total en una reacción química permanece constante, es decir, la ley de la conservación de la materia dice que la masa de los reactivos de la reacción química es igual a la masa obtenida en los produits.
La loi de conservation de la matière est également connue sous le nom de loi de conservation de la masse ou loi de Lomonossov-Lavoisier .
Par conséquent, la loi de conservation de la matière signifie que la masse ne peut être ni créée ni détruite, mais qu’elle peut être transformée. Par exemple, deux molécules différentes A et B peuvent réagir chimiquement et devenir des molécules C et D, mais la somme des masses des réactifs A et B sera équivalente à la masse totale des produits C plus D.
Ainsi la loi de conservation de la matière est analogue à la loi de conservation de l’énergie, qui stipule que l’énergie n’est ni créée ni détruite, seulement transformée.
Exemples de la loi de conservation de la matière
Compte tenu de la définition de la loi de conservation de la matière, plusieurs exemples de cette loi scientifique sont présentés ci-dessous.
réaction de combustion
La réaction de combustion est une réaction chimique exothermique dans laquelle un matériau normalement constitué de carbone et d'hydrogène réagit avec l'oxygène pour former du dioxyde de carbone et de l'eau.
A titre d'exemple, la réaction de combustion du propane est la suivante :
Comme vous pouvez le constater, la loi de conservation de la matière est respectée dans cet exemple car le nombre de molécules de carbone (C), d'hydrogène (H) et d'oxygène (O) est le même dans les réactifs et les produits. Cela signifie que la masse des réactifs dans la réaction chimique est équivalente à la masse des produits.
réaction d'oxydation
La réaction d'oxydation est une réaction chimique dans laquelle intervient l'oxygène permettant d'obtenir de nouvelles substances.
Par exemple, la réaction d’oxydation de l’aluminium est :
Dans les réactifs il y a 4 atomes d'aluminium et 6 atomes d'oxygène (3×2=6), et dans les produits nous avons 2 molécules d'Al 2 O 3 , ce qui implique qu'il y a 4 atomes d'aluminium (2×2 =4) et 6 atomes d'oxygène (2 × 3 = 6). Il y a donc la même matière dans les réactifs et dans les produits de la réaction, en conclusion la loi de conservation de la matière est vérifiée.
Acide hydrofluorique
La réaction chimique de l'acide fluorhydrique est très utile pour démontrer la loi de conservation de la matière. Dans cette réaction, le fluor s'associe à l'hydrogène pour former de l'acide fluorhydrique :
Comme vous pouvez le voir, dans les réactifs, nous avons deux atomes de fluor (F) ainsi que deux atomes d'hydrogène (H), et dans les produits, nous avons deux molécules HF. Le principe de conservation de la matière est donc respecté car le même nombre d'atomes F et H sont impliqués dans les réactifs et les produits.
Qui a découvert la loi de conservation de la matière ?
Dans cette section, nous passerons en revue l’histoire de la loi de conservation de la matière, puisqu’elle n’a pas été créée par un seul scientifique mais a été découverte au fil des années par plusieurs personnes.
Au VIème siècle avant JC, il existait déjà une notion de principe de conservation de la matière, puisqu'on croyait que l'univers et ses constituants comme la matière ne pouvaient ni être créés ni détruits. En fait, dans la Grèce antique, on pensait que « rien ne surgit de rien », c'est-à-dire que toute matière peut exister si elle n'existait pas auparavant. Cependant, la loi n’a pas pu être prouvée scientifiquement.
Le problème persista jusqu'au XVIIe siècle, lorsque le chimiste Robert Boyle étudia les réactions de combustion et observa des déséquilibres dans la masse. Le scientifique a pesé les réactifs et les produits obtenus à partir de diverses réactions d'oxydation, mais les produits pesaient plus que les réactifs. Cela signifiait que le postulat de conservation de l’énergie était faux.
Mais Antoine Lavoisier montra plus tard au XVIIe siècle que les matériaux gagnaient en masse parce que l'air était également impliqué dans la réaction. Ainsi, si l’on prend en compte la masse d’air, la matière est conservée puisque la masse était identique avant et après la réaction chimique.
Il convient de noter qu'au même siècle, mais avant Lavoisier, le Russe Mikhaïl Lomonossov fut le premier à énoncer la loi de la conservation de la matière, mais c'est Lavoisier qui réfuta l'idée de Boyle et popularisa la loi. C'est pourquoi cette règle est aussi appelée loi Lomonossov-Lavoisier.
Plus d'applications de la loi de conservation de la matière
Comme vous avez pu le vérifier tout au long de l’article, la loi de conservation de la matière est principalement utilisée en chimie pour étudier les réactions. Cependant, il a également d’autres applications scientifiques.
La loi de conservation de la matière est utilisée en dynamique des fluides, car si la masse d'un corps ne change pas dans le temps cela implique que le débit massique à l'entrée d'un contrôle volumétrique doit être identique au débit massique à la sortie. Autrement dit, il n’y a pas d’accumulation de masse dans le système d’étude.
Il faut tenir compte du fait que la loi de conservation de la matière comporte une exception très utile pour générer de l’énergie. Dans les réactions nucléaires, il existe une différence de masse entre les réactifs et les produits, la loi de conservation de la matière n'est donc pas respectée. Le côté positif est que ce déséquilibre des masses sert à transformer la matière en énergie.