Что говорит закон сохранения материи? (Примеры)

В этой статье объясняется, что такое закон сохранения материи и о чем он говорит. Вы найдете изложение закона сохранения материи, примеры законов, кто первым установил закон сохранения материи и для чего он используется.

В чем заключается закон сохранения материи?

Закон сохранения вещества гласит, что масса реагентов химической реакции равна полученной в них массе. продукты.

Закон сохранения материи также известен как закон сохранения массы или закон Ломоносова-Лавуазье .

Следовательно, закон сохранения материи означает, что массу нельзя создать или уничтожить, но можно трансформировать. Например, две разные молекулы А и В могут вступить в химическую реакцию и стать молекулами С и D, но сумма масс реагентов А и В будет эквивалентна общей массе продуктов С плюс D.

Таким образом, закон сохранения материи аналогичен закону сохранения энергии, который гласит, что энергия не создается и не уничтожается, а только преобразуется.

Примеры закона сохранения материи

Учитывая определение закона сохранения материи, ниже представлены несколько примеров этого научного закона.

реакция горения

Реакция горения — это экзотермическая химическая реакция, в которой материал, обычно состоящий из углерода и водорода, реагирует с кислородом с образованием углекислого газа и воды.

Например, реакция горения пропана выглядит следующим образом:

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

Как видите, в этом примере соблюдается закон сохранения вещества, поскольку количество молекул углерода (С), водорода (Н) и кислорода (О) одинаково в реагентах и продуктах. Это означает, что масса реагирующих веществ в химической реакции эквивалентна массе продуктов.

реакция окисления

Реакция окисления – это химическая реакция, в которую вмешивается кислород для получения новых веществ.

Например, реакция окисления алюминия:

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

В реагентах 4 атома алюминия и 6 атомов кислорода (3×2=6), а в продуктах имеем 2 молекулы Al ₂ O ₃ , из чего следует, что атомов алюминия 4 (2×2 =4) и 6 атомов кислорода (2×3=6). Следовательно, и в реагентах, и в продуктах реакции находится одно и то же вещество, в результате закон сохранения вещества проверен.

Плавиковая кислота

Химическая реакция плавиковой кислоты очень полезна для демонстрации закона сохранения вещества. В этой реакции фтор соединяется с водородом с образованием плавиковой кислоты:

$F_2+H_2\ \longrightarrow \ 2HF$

Как видите, в реагентах мы имеем два атома фтора (F), а также два атома водорода (H), а в продуктах — две молекулы HF. Таким образом, соблюдается принцип сохранения вещества, поскольку в реагентах и продуктах участвует одинаковое количество атомов F и H.

Кто открыл закон сохранения материи?

В этом разделе мы рассмотрим историю закона сохранения материи, поскольку он был создан не одним ученым, а открыт на протяжении многих лет несколькими людьми.

В VI веке до нашей эры уже существовало представление о принципе сохранения материи, поскольку считалось, что Вселенная и ее составляющие, такие как материя, не могут быть ни созданы, ни уничтожены. На самом деле в Древней Греции считали, что «ничто не возникает из ничего», то есть всякая материя может существовать, если раньше ее не существовало. Однако этот закон не мог быть научно доказан.

Проблема сохранялась до 17 века, когда химик Роберт Бойль изучал реакции горения и заметил дисбаланс массы. Ученый взвесил реагенты и продукты, полученные в результате различных реакций окисления, но продукты весили больше, чем реагенты. Это означало, что постулат сохранения энергии был ложным.

Но позже, в 17 веке, Антуан Лавуазье показал, что материалы приобретают массу, потому что в реакции участвует и воздух. Таким образом, если принять во внимание массу воздуха, то вещество сохраняется, поскольку до и после химической реакции масса была одинакова.

Следует отметить, что в том же столетии, но до Лавуазье, россиянин Михаил Ломоносов первым сформулировал закон сохранения материи, но именно Лавуазье опроверг идею Бойля и популяризировал закон. Вот почему это правило еще называют законом Ломоносова-Лавуазье.

Другие применения закона сохранения материи

Как вы смогли убедиться на протяжении всей статьи, закон сохранения вещества в основном используется в химии для изучения реакций. Однако у него есть и другие научные применения.

Закон сохранения вещества используется в гидродинамике, поскольку, если масса тела не меняется с течением времени, это означает, что массовый расход на входе объемного регулятора должен быть идентичен массовому расходу на выходе. Другими словами, в изучаемой системе не происходит накопления массы.

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

Надо учитывать, что закон сохранения материи имеет очень полезное исключение для получения энергии. В ядерных реакциях существует разница в массах реагентов и продуктов, поэтому закон сохранения вещества не соблюдается. Положительная сторона в том, что этот дисбаланс масс служит преобразованию материи в энергию.