Масса всех веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции.
Атомно-молекулярное учение этот закон объясняет следующим образом: в результате химических реакций атомы не исчезают и не возникают, а происходит их перегруппировка (т.е. химическое превращение- это процесс разрыва одних связей между атомами и образование других, в результате чего из молекул исходных веществ получаются молекулы продуктов реакции). Поскольку число атомов до и после реакции остается неизменным, то их общая масса также изменяться не должна. Под массой понимали величину, характеризующую количество материи.
В начале 20 века формулировка закона сохранения массы подверглась пересмотру в связи с появлением теории относительности (А.Эйнштейн, 1905 г.), согласно которой масса тела зависит от его скорости и, следовательно, характеризует не только количество материи, но и ее движение. Полученная телом энергия DE связана с увеличением его массы Dmсоотношением DE = Dm x c2 , где с - скорость света. Это соотношение не используется в химических реакциях, т.к. 1 кДж энергии соответствует изменению массы на ~10-11 г и Dm практически не может быть измерено. В ядерных реакциях, где DЕ в ~106 раз больше, чем в химических реакциях, Dm следует учитывать.
Исходя из закона сохранения массы, можно составлять уравнения химических реакций и
по ним производить расчеты. Он является основой количественного химического анализа.
Закон постоянства состава
Все индивидуальные химические вещества имеют постоянный качественный и количественный состав и определенное химическое строение, независимо от получения.
Из закона постоянства состава следует, что при образовании сложного вещества элементы соединяются друг с другом в определенных массовых соотношениях.
Пример.
CuS - сульфид меди. m(Cu) : m(S) = Ar(Cu) : Ar(S) = 64 : 32 = 2 : 1
Чтобы получить сульфид меди (CuS) необходимо смешать порошки меди и серы в массовых отношениях 2 : 1.
Если взятые количества исходных веществ не соответствуют их соотношению в химической формуле соединения, одно из них останется в избытке.
Например, если взять 3 г меди и 1 г серы, то после реакции останется 1 г меди, который не вступил в химическую реакцию. Вещества немолекулярного строения не обладают строго постоянным составом. Их состав зависит от условий получения.
Массовая доля элемента w(Э) показывает, какую часть составляет масса данного элемента от всей массы вещества: где n - число атомов; Ar(Э) - относительная атомная масса элемента; Mr - относительная молекулярная масса вещества.
w(Э) = (n x Ar(Э)) / Mr
Зная количественный элементный состав соединения можно установить его простейшую молекулярную формулу:
1. Обозначают формулу соединения Ax By Cz
2. Рассчитывают отношение X : Y : Z через массовые доли элементов:
w(A) = (х x Ar(А)) / Mr(AxByCz)
w(B) = (y x Ar(B)) / Mr(AxByCz)
w(C) = (z x Ar(C)) / Mr(AxByCz)
X = (w(A) x Mr) / Ar(А)
Y = (w(B) x Mr) / Ar(B)
Z = (w(C) x Mr) / Ar(C)
x : y : z = (w(A) / Ar(А)) : (w(B) / Ar(B)) : (w(C) / Ar(C))
3. Полученные цифры делят на наименьшее для получения целых чисел X, Y, Z.
4. Записывают формулу соединения.
2СН3СН2ОН + 2Na = 2CH3CH2ONa + H2
n(CH3CH2OH) = m(CH3CH2OH)/M(CH3CH2OH) = 55,2/46 = 1,2 моль
n(Na) = 13,8/23 = 1 моль
по уравнению видно, что этиловый спирт и натрий взаимодействуют в пропорции 1:1. По количеству моль спирт находится в недостатке, он полностью израсходуется в реакции, потому по нему исчитаем.
По уравнению же видно, что водорода выделится в два раза меньше, чем пошло спирта на реакцию: n(H2) = 1/2n(CH3CH2OH) = 1,2/2 = 0,6 моль
V(H2) = Vm*n(H2) (Vm - молярный объем, равен 22,4 л/моль)
V(H2) = 22,4*0,6 = 13,44 л.
ионного обмена соединения