Πώς σχετίζονται οι εξισώσεις εξισορρόπησης με τη διατήρηση της μάζας και πώς επαληθεύτηκε ο νόμος;
Εξισώσεις εξισορρόπησης και η διατήρηση της μάζας
Η εξισορρόπηση των χημικών εξισώσεων σχετίζεται άμεσα με τον νόμο για τη διατήρηση της μάζας , η οποία δηλώνει ότι η μάζα δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί σε συνήθεις χημικές αντιδράσεις .
Εδώ είναι:
* Τα άτομα δεν δημιουργούνται ή καταστρέφονται σε αντίδραση: Οι χημικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν την αναδιάταξη των ατόμων, όχι τη δημιουργία ή την καταστροφή τους.
* Οι ισορροπημένες εξισώσεις αντικατοπτρίζουν αυτό: Η εξισορρόπηση μιας εξίσωσης εξασφαλίζει ότι ο αριθμός των ατόμων κάθε στοιχείου στην πλευρά των αντιδραστηρίων (αριστερή πλευρά) ισούται με τον αριθμό των ατόμων αυτού του στοιχείου στην πλευρά των προϊόντων (δεξιά πλευρά).
* Η μάζα διατηρείται: Δεδομένου ότι ο ίδιος αριθμός ατόμων υπάρχει πριν και μετά την αντίδραση, η συνολική μάζα των αντιδραστηρίων πρέπει να ισούται με τη συνολική μάζα των προϊόντων. Αυτό υποστηρίζει το νόμο της διατήρησης της μάζας.
Επαλήθευση του νόμου της διατήρησης της μάζας
Ο νόμος της διατήρησης της μάζας επαληθεύτηκε μέσω πολυάριθμων πειραμάτων, αλλά ορισμένα αξιοσημείωτα περιλαμβάνουν:
* Τα πειράματα του Antoine Lavoisier (τέλη του 1700): Ο Lavoisier διεξήγαγε πειράματα με αντιδράσεις όπως η καύση του φωσφόρου και του υδραργύρου. Μετρούσε σχολαστικά τις μάζες των αντιδραστηρίων και των προϊόντων, δείχνοντας ότι η συνολική μάζα παρέμεινε σταθερή. Αυτό στερεοποίησε την έννοια της διατήρησης της μάζας στις χημικές αντιδράσεις.
* Σύγχρονα πειράματα: Σήμερα, οι προηγμένες αναλυτικές τεχνικές όπως η φασματομετρία μάζας και η φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού παρέχουν εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις, επιβεβαιώνοντας περαιτέρω τη διατήρηση της μάζας σε χημικές αντιδράσεις.
Παραδείγματα:
* Καύση μεθανίου:
* Μη ισορροπημένη εξίσωση:CH4 + O2 → CO2 + H2O
* Ισορροπημένη εξίσωση:CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Αυτή η εξίσωση δείχνει ότι ένα μόριο μεθανίου (CH4) αντιδρά με δύο μόρια οξυγόνου (Ο2) για να παράγει ένα μόριο διοξειδίου του άνθρακα (CO2) και δύο μόρια νερού (Η2Ο). Ο αριθμός των ατόμων κάθε στοιχείου είναι ίσος και από τις δύο πλευρές, επιβεβαιώνοντας τη διατήρηση της μάζας.
Στην ουσία, η εξισορρόπηση των εξισώσεων είναι μια πρακτική εφαρμογή του νόμου της διατήρησης της μάζας. Εξασφαλίζοντας ότι ο αριθμός των ατόμων κάθε στοιχείου είναι ο ίδιος και στις δύο πλευρές της εξίσωσης, αποδεικνύουμε ότι δεν χάνεται ή αποκτήθηκε μάζα κατά τη διάρκεια της χημικής αντίδρασης.
