الهدفأنص على قانون بقاء الكتلة وأستخدمه لإيجاد كتلة مفقودة في تفاعل.
كلمات جديدة
قانون بقاء الكتلة · في نظام مغلق تساوي الكتلة الكلية للمتفاعلات الكتلة الكلية للنواتجنظام مغلق · نظام لا تدخل إليه مادة ولا تخرج منهلافوازييه · كيميائي فرنسي سمّى الأكسجين وقاس الكتل بعناية
الشرح
سمّى الكيميائي الفرنسي أنطوان لافوازييه الأكسجين وأصرّ على وزن كل شيء بعناية. وقاده عمله إلى قانون بقاء الكتلة: في نظام مغلق تساوي الكتلة الكلية للمتفاعلات الكتلة الكلية للنواتج. والسبب بسيط: الذرات تُعاد ترتيبها فقط، فلا تتكون منها ولا تُفقد، ولكل ذرة الكتلة نفسها قبل التفاعل وبعده. فمثلًا يتفاعل ٢٠ غ من الكالسيوم مع ٨ غ من الأكسجين فيعطيان ٢٨ غ من أكسيد الكالسيوم، لأن ٢٠ + ٨ = ٢٨. فلماذا تبدو جذع شجرة محترقة كأنها تفقد كتلة؟ لأن الغازات، مثل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، تهرب إلى الهواء مع بعض الرماد؛ ولو استطعنا وزن كل شيء لوجدنا الكتلة نفسها. فالقانون يحتاج إلى نظام مغلق: لا تدخل مادة ولا تخرج. والمعادلة الموزونة، التي فيها العدد نفسه من ذرات كل عنصر على الجانبين، تعبّر عن هذا القانون. وصورة الميزان ذي الكفتين تشبيه.
أمثلة محلولة
في تفاعل مغلق يتحد ١٢ غ من الكربون مع ٣٢ غ من الأكسجين ليكوّنا ثاني أكسيد الكربون فقط. كتلة ثاني أكسيد الكربون = ١٢ + ٣٢ = ٤٤ غ.
كيس مغلق فيه صودا الخبز والخل منفصلان. يُمال الكيس ليختلطا فينتفخ بالغاز. تبقى الكتلة على ميزان المطبخ كما هي ما دام الكيس مغلقًا لأن مادة لم تخرج. وإذا كان الميزان أخشن من أن يبيّن تغيرًا قلنا ذلك بصدق.
عدّ الذرات على جانبي 2Ca + O₂ → 2CaO. اليسار: ٢ Ca و٢ O. اليمين: ٢ Ca و٢ O. الذرات متطابقة، فالمعادلة موزونة والكتلة محفوظة.
نشاط الفصل
ذرات من الخرز. استخدم خرزًا أو مشابك ورق بلونين لـ H وO. ابنِ جزيئين من H₂O₂ (في كل منهما H–O–O–H). فكّ الروابط وأعد ترتيب الخرز ليصير جزيئين من H₂O وجزيئًا من O₂. عدّ الخرز من كل لون قبل وبعد: يتطابق العدد، وكذلك كتلها. اكتب جملة عن سبب ظهور جذع الشجرة كأنه يفقد كتلة.
تدرّب
1
انصّ على قانون بقاء الكتلة.
في نظام مغلق تساوي الكتلة الكلية للمتفاعلات الكتلة الكلية للنواتج.
2
يحترق ٦ غ من الكربون احتراقًا كاملًا مع ١٦ غ من الأكسجين في دورق مغلق. ما كتلة ثاني أكسيد الكربون الناتج؟
٦ + ١٦ = ٢٢ غ.
3
رماد الخشب أخف بكثير من الخشب الذي احترق. أين ذهبت بقية الكتلة؟
ذهبت إلى الهواء غازات مثل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء؛ ولم تُفنَ الكتلة.
4
يتفاعل ١٠٠ غ من المتفاعلات في دورق مغلق. ما الكتلة الكلية للنواتج؟