Wat zegt de wet van behoud van materie? (voorbeelden)

In dit artikel wordt uitgelegd wat de wet van behoud van materie is en wat deze zegt. U zult de verklaring vinden van de wet van behoud van materie, voorbeelden van wetten, wie de eerste was die de wet van behoud van materie vaststelde en waarvoor deze wordt gebruikt.

Wat is de wet van behoud van materie?

De wet van behoud van het materiaal stelt dat de massa van de reactanten van de chemische reactie gelijk is aan de massa die daarin wordt verkregen. producten.

De wet van behoud van materie wordt ook wel de wet van behoud van massa of de wet van Lomonossov-Lavoisier genoemd.

Daarom betekent de wet van behoud van materie dat massa niet kan worden gecreëerd of vernietigd, maar wel kan worden getransformeerd. Twee verschillende moleculen A en B kunnen bijvoorbeeld chemisch reageren en moleculen C en D worden, maar de som van de massa’s van reactanten A en B zal gelijk zijn aan de totale massa van producten C plus D.

De wet van behoud van materie is dus analoog aan de wet van behoud van energie, die stelt dat energie niet wordt gecreëerd of vernietigd, maar alleen wordt getransformeerd.

Voorbeelden van de wet van behoud van materie

Gezien de definitie van de wet van behoud van materie, worden hieronder verschillende voorbeelden van deze wetenschappelijke wet weergegeven.

verbrandingsreactie

De verbrandingsreactie is een exotherme chemische reactie waarbij een materiaal dat normaal gesproken uit koolstof en waterstof bestaat, reageert met zuurstof om kooldioxide en water te vormen.

De propaanverbrandingsreactie is bijvoorbeeld als volgt:

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

Zoals je kunt zien, wordt in dit voorbeeld de wet van behoud van materie gerespecteerd, omdat het aantal moleculen koolstof (C), waterstof (H) en zuurstof (O) hetzelfde is in de reactanten en de producten. Dit betekent dat de massa van de reactanten in de chemische reactie gelijk is aan de massa van de producten.

oxidatie reactie

De oxidatiereactie is een chemische reactie waarbij zuurstof tussenbeide komt om nieuwe stoffen te verkrijgen.

De oxidatiereactie van aluminium is bijvoorbeeld:

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

In de reactanten zijn er 4 aluminiumatomen en 6 zuurstofatomen (3×2=6), en in de producten hebben we 2 moleculen Al ₂ O ₃ , wat impliceert dat er 4 aluminiumatomen zijn (2×2 =4) en 6 zuurstofatomen (2 × 3 = 6). Er zit dus dezelfde materie in de reactanten en in de producten van de reactie, en de wet van behoud van materie is dus geverifieerd.

Fluorwaterstofzuur

De chemische reactie van fluorwaterstofzuur is zeer nuttig bij het aantonen van de wet van behoud van materie. In deze reactie combineert fluor met waterstof om fluorwaterstofzuur te vormen:

$F_2+H_2\ \longrightarrow \ 2HF$

Zoals je kunt zien, hebben we in de reactanten twee fluoratomen (F) en twee waterstofatomen (H), en in de producten hebben we twee HF-moleculen. Het principe van behoud van materie wordt daarom gerespecteerd omdat hetzelfde aantal F- en H-atomen betrokken zijn bij de reactanten en de producten.

Wie heeft de wet van behoud van materie ontdekt?

In deze sectie zullen we de geschiedenis van de wet van behoud van materie bespreken, aangezien deze niet door één enkele wetenschapper is bedacht, maar door de jaren heen door verschillende mensen is ontdekt.

In de 6e eeuw voor Christus bestond er al een idee van het principe van het behoud van materie, omdat men geloofde dat het universum en zijn bestanddelen, zoals materie, noch gecreëerd noch vernietigd konden worden. In het oude Griekenland geloofde men zelfs dat „niets uit niets voortkomt“, dat wil zeggen dat alle materie kan bestaan als deze voorheen niet bestond. De wet kon echter niet wetenschappelijk worden bewezen.

Het probleem bleef bestaan tot de 17e eeuw, toen scheikundige Robert Boyle verbrandingsreacties bestudeerde en onevenwichtigheden in de massa waarnam. De wetenschapper woog de reactanten en producten verkregen uit verschillende oxidatiereacties, maar de producten wogen zwaarder dan de reactanten. Dit betekende dat het postulaat van het behoud van energie onjuist was.

Maar Antoine Lavoisier toonde later in de 17e eeuw aan dat materialen aan massa wonnen omdat ook lucht bij de reactie betrokken was. Als we dus rekening houden met de massa van de lucht, blijft de materie behouden, aangezien de massa vóór en na de chemische reactie identiek was.

Opgemerkt moet worden dat in dezelfde eeuw, maar vóór Lavoisier, de Rus Michail Lomonosov de eerste was die de wet van behoud van materie formuleerde, maar het was Lavoisier die het idee van Boyle weerlegde en de wet populariseerde. Daarom wordt deze regel ook wel de wet van Lomonossov-Lavoisier genoemd.

Meer toepassingen van de wet van behoud van materie

Zoals je in het hele artikel hebt kunnen verifiëren, wordt de wet van behoud van materie in de scheikunde voornamelijk gebruikt om reacties te bestuderen. Het heeft echter ook andere wetenschappelijke toepassingen.

De wet van behoud van materie wordt gebruikt in de vloeistofdynamica, omdat als de massa van een lichaam in de loop van de tijd niet verandert, dit impliceert dat het massadebiet aan de inlaat van een volumetrische regeling identiek moet zijn aan het massadebiet aan de uitgang. Met andere woorden: er is geen accumulatie van massa in het studiesysteem.

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

Er moet rekening mee worden gehouden dat de wet van behoud van materie een zeer nuttige uitzondering kent voor het opwekken van energie. Bij kernreacties is er een verschil in massa tussen de reactanten en de producten, de wet van behoud van materie wordt daarom niet gerespecteerd. De positieve kant is dat deze onevenwichtigheid van de massa ertoe bijdraagt dat materie in energie wordt omgezet.

Wet van behoud van materie