Πώς διατηρείται η ύλη και η ενέργεια σε χημική αντίδραση;
Σε ένα κλειστό σύστημα, η συνολική μάζα και η ενέργεια των αντιδραστηρίων πριν από μια χημική αντίδραση πρέπει να ισούται με τη συνολική μάζα και την ενέργεια των προϊόντων μετά την αντίδραση.
Δείτε πώς λειτουργεί:
Διατήρηση της ύλης:
* Τα άτομα δεν δημιουργούνται ή καταστρέφονται σε χημικές αντιδράσεις. Απλώς αναδιαμορφώνονται σε διαφορετικούς συνδυασμούς.
* Ο συνολικός αριθμός κάθε τύπου ατόμου στην πλευρά των αντιδραστηρίων μιας χημικής εξίσωσης πρέπει να ισούται με τον συνολικό αριθμό αυτού του τύπου ατόμου στην πλευρά των προϊόντων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο εξισορροπούμε τις χημικές εξισώσεις.
* Η μάζα είναι ένα μέτρο του ποσού της ύλης. Δεδομένου ότι διατηρούνται τα άτομα, η συνολική μάζα των αντιδραστηρίων πρέπει να ισούται με τη συνολική μάζα των προϊόντων.
Διατήρηση της ενέργειας:
* Η ενέργεια μπορεί να μετατραπεί από τη μία μορφή στην άλλη, αλλά δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί.
* Σε χημικές αντιδράσεις, η ενέργεια μπορεί να απελευθερωθεί (εξωθερμική αντιδράσεις) ή να απορροφηθεί (ενδοθερμικές αντιδράσεις). Ωστόσο, η συνολική ενέργεια του συστήματος παραμένει σταθερή.
* Οι ενεργειακές μεταβολές στις χημικές αντιδράσεις εκφράζονται συνήθως από την άποψη της ενθαλπίας (ΔH).
* Ένα αρνητικό ΔH δείχνει μια εξώθερμη αντίδραση (η ενέργεια απελευθερώνεται).
* Ένα θετικό ΔH δείχνει μια ενδοθερμική αντίδραση (η ενέργεια απορροφάται).
Παραδείγματα:
* Καύση μεθανίου: Ch₄ + 2o₂ → co₂ + 2h₂o
* Τα αντιδραστήρια (μεθάνιο και οξυγόνο) έχουν τον ίδιο αριθμό και τύπους ατόμων με τα προϊόντα (διοξείδιο του άνθρακα και νερό).
* Αυτή η αντίδραση απελευθερώνει ενέργεια (εξωθερμική) ως θερμότητα και φως.
* φωτοσύνθεση: 6co₂ + 6h₂o → C₆h₁₂o₆ + 6o₂
* Αυτή η αντίδραση απαιτεί ενέργεια (ενδοθερμική) από το φως του ήλιου για να μετατρέψει το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε γλυκόζη και οξυγόνο.
Σημαντική σημείωση:
Ο νόμος της διατήρησης της μάζας και της ενέργειας ισχύει για τα κλειστά συστήματα, όπου δεν υπάρχει ανταλλαγή ύλης ή ενέργειας με το περιβάλλον. Σε ανοικτά συστήματα, η ύλη ή η ενέργεια μπορούν να χαθούν ή να αποκτηθούν, οπότε ο νόμος δεν κρατά αυστηρά.
Συνοπτικά, οι χημικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν την αναδιάταξη των ατόμων και τον μετασχηματισμό της ενέργειας, αλλά η συνολική ποσότητα της ύλης και της ενέργειας σε ένα κλειστό σύστημα παραμένει σταθερή. Αυτή η θεμελιώδης αρχή είναι απαραίτητη για την κατανόηση και την πρόβλεψη των χημικών αντιδράσεων.
