§10 Закон сохранения массы веществ. Уравнения химических реакций
Закон сохранения массы веществ
На основе работ М. В. Ломоносова и А. Лавуазье был сформулирован закон сохранения массы веществ.
Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе образовавшихся веществ.
При химических реакциях атомы не исчезают бесследно и не возникают из ничего. Их число остается неизменным. Атак как они имеют постоянную массу, то и масса образованных ими веществ также остается постоянной.
Химические элементы обозначают химическими символами, состав веществ записывается при помощи химических формул, химические реакции выражают при помощи химических уравнений, т. е. так же, как из букв составляются слова, из слов — предложения:
Уравнение химической реакции (химическое уравнение) — это условная запись реакции при помощи химических формул и специальных знаков.
Специальными знаками, которые используются при написании химических реакций, являются:
- «+» (плюс), соединяющий формулы веществ в каждой части уравнения,
- «=» (равно), который связывает левую и правую части уравнения,
- коэффициенты – числа перед формулами веществ, показывают число молекул или формульных единиц.
- знак «↓», если вещество образует осадок, например:
\(\mathrm{AgNO_{3}+HCl=AgCl \downarrow + HNO_{3},}\)
- знак «↑», если в результате реакции образуется газ, например:
\(\mathrm{C+O_{2}=CO_{2} \uparrow}\)
- «+Q» – выделение тепла,
- «-Q» – поглощение тепла.
Часто в уравнениях реакций над знаком «=» указывают условия их протекания: нагревание (t), облучение светом (hv) и другие.
Уравнения химических реакций
Составлять химические уравнения и производить расчеты по ним нужно, опираясь на закон сохранения массы веществ при химических реакциях. Рассмотрим, как можно составить химическое уравнение, на примере реакции меди с кислородом.
- Слева запишем исходные вещества, справа — продукты реакции. Если веществ два и более, соединяем их знаком «+».
- Между левой и правой частями пока поставим стрелку.
Подобное выражение называют схемой химической реакции. Запишем эту схему при помощи химических формул:
\(\mathrm{Cu+O_{2} \rightarrow CuO}\)
- Число атомов кислорода в левой части схемы равно двум, а в правой — одному. Число атомов каждого элемента до реакции должно быть равно числу атомов этих же элементов после реакции.
- Чтобы уравнять число атомов кислорода в левой и правой частях схемы, перед формулой СuО поставим коэффициент 2:
\(\mathrm{Cu + O_{2} \rightarrow 2CuO}\)
- Теперь число атомов меди после реакции (в правой части) равно двум, а до реакции (в левой части) только одному, поэтому перед формулой меди Сu поставим коэффициент 2.
\(\mathrm{2Cu+O_{2} \rightarrow 2CuO}\)
- В результате произведенных действий число атомов каждого вида в левой и правой частях одинаково, что дает нам основание заменить стрелку на знак «=» (равно). Схема превратилась в уравнение химической реакции.
Обратите внимание: если для протекания реакции требуется повышенная температура, то над знаком равенства нужно поставить значок t (данная реакция протекает при температуре t = 400 – 500 °C).
\(\mathrm{2Cu+O_{2} \overset{t}{=} 2CuO}\)
схема реакции меди (Cu) с кислородом (O2) |
Это уравнение читается так: два купрум плюс о-два равно два купрум-о.
Подведём итоги
- Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе образовавшихся веществ.
- Уравнение химической реакции (химическое уравнение) — это условная запись реакции при помощи химических формул и специальных знаков.
- Коэффициенты – числа перед формулами веществ, показывают число молекул или формульных единиц.