Закон сохранения массы веществ. Химические уравнения

В 1748 г. М. В. Ломоносов (Россия) и в 1789 г. А. Лавуазье (Франция) независимо друг от друга открыли закон сохранения массы веществ в химических реакциях. Этот закон формулируется так:

Масса всех веществ, которые вступают в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции.

Запишем схему реакции горения метана СН4 в кислороде О2. В результате этой реакции образуются углекислый газ СО2 и вода Н2О:

СН4 + О2 = СО2 + Н2О

По закону сохранения массы:

m(СН4) + m2) = m(СО2) + m2О),

где m(СН4) и m2) — массы метана и кислорода, которые вступили в реакцию; m(СО2) и m2О) — массы углекислого газа и воды, образовавшиеся в результате реакции.

Сохранение массы веществ в химических реакциях объясняется тем, что число атомов каждого элемента до и после реакции не изменяется. В ходе химической реакции происходит только перегруппировка атомов. В реакции, например, в молекулах исходных веществ — СН4 и О2 — атом углерода соединяется с атомами водорода, а атомы кислорода— друг с другом; в молекулах продуктов реакции — СО2 и Н2О — и атом углерода, и атомы водорода соединяются с атомами кислорода. Легко посчитать, что для сохранения числа атомов каждого элемента в данную реакцию должны вступать 1 молекула СН4 и 2 молекулы О2, а в результате реакции должны образоваться 1 молекула СО2 и 2 молекулы Н2О:

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О

Данное выражение является уравнением химической реакции, или химическим уравнением.

Числа перед формулами веществ в уравнении реакции называются коэффициентами. В уравнении коэффициенты перед формулами О2 и Н2О равны 2; коэффициенты перед формулами СН4 и СО2 равны 1 (их обычно не записывают).

Химическое уравнение — это выражение химической реакции, в котором записаны формулы исходных веществ (реагентов) и продуктов реакции, а также коэффициенты, показывающие число молекул каждого вещества.

Если известна схема реакции, то для составления химического уравнения нужно найти коэффициенты.

Составим, например, уравнение реакции, которая выражается следующей схемой:

Al + НСl = AlCl3 + H2

В левой части схемы атомы водорода и хлора входят в состав молекулы HCl в соотношении 1 : 1; в правой части схемы содержатся 3 атома хлора в составе молекулы AlC13 и 2 атома водорода в составе молекулы Н2. Наименьшее общее кратное чисел 3 и 2 равно 6.

Напишем коэффициент «6» перед формулой HCl, коэффициент «2» — перед формулой AlC13 и коэффициент «3» — перед формулой Н;

Аl+ 6HCl = 2AlCl3 + 3Н2

Так как теперь в правой части содержится 2 атома алюминия, напишем коэффициент «2» перед формулой Al в левой части схемы:

2Al + 6НС1 = 2AlC13 + 3H2

В результате мы получили уравнение данной реакции. Коэффициенты в химическом уравнении показывают не только число молекул, но и число молей исходных веществ и продуктов реакции. Например, это уравнение показывает, что в реакцию вступают 2 моля алюминия Аl и 6 молей хлороводорода HCl, а в результате реакции образуются 2 моля хлорида алюминия AlC13 и 3 моля водорода Н2).

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *