حفظ الكتلة:
قانون حفظ الكتلة هو قانون فيزيائي ينص على أن الكتلة لا تفنى ولا تُستحدث في التفاعلات الكيميائية. أي أن كتلة المواد المتفاعلة تساوي كتلة المواد الناتجة عن التفاعل.
تم وضع قانون حفظ الكتلة من قبل أنطوان لافوازييه في القرن الثامن عشر. وقد ساعد هذا القانون في تطوير فهمنا للتفاعلات الكيميائية والقوانين التي تحكمها.
قانون حفظ الكتلة:
يمكن التعبير عن قانون حفظ الكتلة رياضيًا على النحو التالي:
m_1 + m_2 = m_3 + m_4
حيث:
m_1 و m_2 هي كتل المواد المتفاعلة.
m_3 و m_4 هي كتل المواد الناتجة عن التفاعل.
تطبيق قانون حفظ الكتلة:
يمكن تطبيق قانون حفظ الكتلة على أي تفاعل كيميائي، بغض النظر عن مدى تعقيده. على سبيل المثال، في تفاعل احتراق الميثان (CH4) مع الأكسجين (O2) لتكوين ثاني أكسيد الكربون (CO2) والماء (H2O):
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
كتلة الميثان والأكسجين تساوي كتلة ثاني أكسيد الكربون والماء الناتجة عن التفاعل.
m(CH4) + m(O2) = m(CO2) + m(H2O)
تطبيقات قانون حفظ الكتلة:
قانون حفظ الكتلة هو قانون أساسي في الكيمياء، ويستخدم في العديد من التطبيقات المختلفة، مثل:
- حساب كتل المواد المتفاعلة أو الناتجة عن التفاعل.
- ضمان دقة القياسات الكيميائية.
- تطوير طرق جديدة لتصنيع المواد.
تمارين تطبيقية:
فيما يلي بعض التمارين حول حفظ الكتلة:
التمرين 1:
يحتوي 100 جرام من الميثان (CH4) على 72 جرام من الكربون و28 جرامًا من الهيدروجين. ما كتلة ثاني أكسيد الكربون (CO2) التي سيتم إنتاجها عند احتراق الميثان؟
الحل:
يمكن حساب كتلة ثاني أكسيد الكربون باستخدام قانون حفظ الكتلة:
m(CH4) + m(O2) = m(CO2) + m(H2O)
حيث:
m(CH4) = 100 جرام
m(O2) = 2(16) = 32 جرام
m(H2O) = 2(18) = 36 جرام
100 + 32 = m(CO2) + 36
m(CO2) = 92 جرام
لذلك، فإن كتلة ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن احتراق 100 جرام من الميثان هي 92 جرام.
التمرين 2:
يتفاعل 20 جرامًا من أكسيد الحديد الثنائي (FeO) مع 20 جرامًا من أكسيد الكربون (CO) لتكوين 20 جرامًا من أكسيد الحديد الثلاثي (Fe2O3). ما كتلة أكسيد الكربون المتبقية؟
الحل:
يمكن حساب كتلة أكسيد الكربون المتبقية باستخدام قانون حفظ الكتلة:
m(FeO) + m(CO) = m(Fe2O3) + m(CO)_2
حيث:
m(FeO) = 20 جرام
m(CO) = 20 جرام
m(Fe2O3) = 20 جرام
20 + 20 = 20 + m(CO)_2
m(CO)_2 = 0 جرام
لذلك، لا توجد كتلة متبقية من أكسيد الكربون بعد التفاعل.
هذه مجرد أمثلة قليلة من التمارين حول حفظ الكتلة. يمكن إنشاء المزيد من التمارين عن طريق تغيير التفاعل الكيميائي أو كتل المواد المتفاعلة أو الناتجة عن التفاعل.
التسميات
علوم 1 إع. مص