Chì ghjè a lege di cunservazione di a massa?
A Legge di Cunservazione di a Massa hè una di l'idee più fundamentali in chimica è fisica: a massa ùn pò esse nè creata nè distrutta, ma solu cambiata di forma o trasferita da una sustanza à l'altra. In altre parolle, in una reazione chimica chì si svolge in un sistema chjusu, a massa tutale prima di a reazione serà uguale à a massa tutale dopu a reazione. Stu principiu pare simplice, ma e so implicazioni sò prufonde - da cumu i scientifichi scrivenu equazioni chimiche, à u calculu di i bisogni materiali, à a comprensione di i prucessi naturali è industriali.
Capiscendu a Legge di Cunservazione di a Massa
In generale, sta lege dice chì:
> «In una reazione chimica, a massa tutale di e sustanze reagenti hè uguale à a massa tutale di i prudutti di a reazione, basta chì nisuna massa ùn esce o ùn entra in u sistema.»
Ciò significa chì sè pesate i reagenti (sustanze prima di a reazione) è i prudutti (sustanze dopu a reazione), allora e quantità saranu uguali, basta chì tutte e sustanze sianu cuntate è nisuna sia liberata in l'ambiente.
Un esempiu simplice: sè fate reagire 10 grammi di sustanza A cù 5 grammi di sustanza B in un cuntinadore chjusu è pruducete a sustanza C, allora a massa di sustanza C furmata (inseme cù altri prudutti s'ellu ci sò) deve esse di 15 grammi in totale.
Una breve storia: da l'esperimentu à u principiu scientificu
A lege di cunservazione di a massa hè spessu attribuita à u scientistu francese Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), cunnisciutu cum'è u "Babbu di a Chimica Moderna". In u XVIII seculu, a capiscitura di a combustione è di e reazzioni chimiche ùn era ancu chjara. Parechje persone cridianu chì quandu qualcosa brusgiava, una parte di a so "materia" era simplicemente persa.
Lavoisier hà realizatu esperimenti meticulosi chì pesavanu sustanzi prima è dopu e reazzioni, in particulare in sistemi chjusi. Hà dimustratu chì durante a combustione, a massa ùn si perde micca; invece, si combina cù un cumpunente di l'aria (più tardi cunnisciutu cum'è ossigenu). E cunclusioni di Lavoisier anu postu e basi per a nascita di a chimica muderna: e reazzioni chimiche pudianu esse capite è calculate quantitativamente.
Perchè e masse parenu "sparire" in a vita di tutti i ghjorni?
In l'esperienza di tutti i ghjorni, spessu percepemu a massa cum'è micca "custante". Per esempiu, quandu a legna hè brusgiata, pare chì si riduce drasticamente, lascendu solu una piccula quantità di cenere. Allora, induve và a massa restante?
A risposta: A maiò parte di i prudutti di combustione di u legnu sò cunvertiti in gasi cum'è u diossidu di carbonu (CO₂), u vapore acqueo (H₂O) è altri gasi chì sò liberati in l'aria. Sè a combustione si faci in un spaziu apertu è si pesa solu a cennera, a so massa apparerà più chjuca. Tuttavia, sè u prucessu hè realizatu in un cuntainer chjusu è tutti i gasi sò catturati è pesati, a massa tutale prima è dopu a combustione ferma a listessa.
Cusì, a "massa mancante" hè generalmente solu perchè i prudutti di reazione ùn sò micca tutti visibili o micca tutti pesati.
Esempii di l'applicazione di a lege di cunservazione di a massa
1. Reazione di furmazione di l'acqua
L'idrogenu reagisce cù l'ossigenu per furmà acqua:
2H₂ + O₂ → 2H₂O
Sè 4 grammi d'idrogenu reagiscenu cumpletamente cù 32 grammi d'ossigenu, tandu l'acqua risultante hè di 36 grammi. A massa hè 4 + 32 = 36; ùn si perde nunda.
2. Reazione di precipitazione
Quandu una suluzione di nitratu d'argentu hè mischiata cù u cloruru di sodiu, si forma un precipitatu di cloruru d'argentu:
AgNO₃(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO₃(aq)
Sè tuttu u sistema hè pisatu (cumprese a suluzione è u precipitatu), a massa tutale ferma a listessa. U precipitatu chì si forma ùn hè micca "massa nova"; vene da a cumbinazione di ioni digià prisenti in a suluzione.
3. Reazzioni cù i gasi in cuntenitori chjusi
Per esempiu, a reazione di l'acitu (acidu aceticu) è di u bicarbonatu di sodiu (bicarbonatu di sodiu) produce gasu CO₂:
CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + H₂O + CO₂
Sè a reazione hè realizata in un becher apertu, a massa di a suluzione diminuirà perchè u CO₂ hè liberatu in l'aria. Tuttavia, sè hè realizata in una buttiglia chjusa cù un pallone per cuntene u CO₂, a massa tutale (buttiglia + pallone + cuntenutu) ferma a listessa.
Relazione cù l'equazioni di reazione chimica
A lege di cunservazione di a massa hè a ragione principale per a quale l'equazioni chimiche devenu esse equilibrate. Quandu equilibremu una reazione, ci assicuremu chì u numeru di atomi di ogni elementu da u latu reagente sia uguale à u numeru di atomi da u latu pruduttu. Siccomu a massa atomica ùn hè micca persa, l'atomi sò simpliciamente riorganizzati.
Per esempiu, a reazione per a furmazione di l'acqua deve esse scritta cusì:
2H₂ + O₂ → 2H₂O
Sè scrittu cum'è H₂ + O₂ → H₂O, u numeru d'atomi d'ossigenu ùn hè micca listessu (2 à manca, 1 à diritta). Questu viola a cunservazione di a massa à u livellu atomicu.
A lege di cunservazione di a massa hè sempre vera?
In a chimica classica è in e cundizioni di ogni ghjornu, a lege di cunservazione di a massa funziona assai bè. Tuttavia, in a fisica muderna, in particulare à scale nucleari è relativiste, stu cuncettu hè statu allargatu.
In e reazzioni nucleari, a massa pò trasfurmà si in energia o viceversa secondu l'equazione d'Einstein:
E = m²
In e reazzioni di decadimentu nucleare o di fusione/fissione, a massa tutale di i prudutti pò esse ligeramente inferiore à a massa di i reagenti. Sta differenza di massa appare cum'è energia liberata. Tuttavia, se cunsideremu a massa + l'energia in tuttu, ciò chì hè veramente "cunservatu" hè l'energia tutale (cunservazione di l'energia), mentre chì a massa ùn hè micca sempre esattamente costante.
Tuttavia, per guasi tutte e reazzioni chimiche ordinarie, u cambiamentu di massa per via di a cunversione di l'energia hè cusì chjucu ch'ellu pò esse trascuratu. Dunque, à i livelli elementari è secundarii di l'educazione, a lege di cunservazione di a massa ferma un principiu validu.
Benefici è Ruolo in a Vita è l'Industria
A lege di cunservazione di a massa hè più cà una semplice teoria di manuale. Stu principiu hè adupratu in parechji campi, cumpresi:
1. Stechiometria in chimica: calculà a quantità di reagenti necessarii è i prudutti prudutti.
2. Industria chimica: cuncepimentu di prucessi di pruduzzione (per esempiu, fertilizanti, medicinali, plastiche) utilizendu calculi di bilanciu di massa.
3. Ingegneria ambientale: calculu di l'inquinanti chì entranu è escono da un sistema, cum'è u trattamentu di l'acque residue.
4. Scienza alimentaria: predizione di cambiamenti in a cumpusizione di l'ingredienti durante u riscaldamentu, a fermentazione o l'asciugatura.
5. Farmacia: assicurà chì a dosa è a cumpusizione di a mistura di medicinali sianu conformi à e norme.
In u mondu di l'ingegneria, stu cuncettu hè spessu chjamatu equilibriu di massa: a massa tutale chì entra in u sistema hè uguale à a massa tutale chì esce da u sistema più/menu ciò chì hè almacenatu in u sistema (secondu s'ellu u sistema cambia cù u tempu).
Cunclusioni
A Legge di Cunservazione di a Massa dice chì a massa ùn pò esse nè creata nè distrutta in una reazione chimica; cambia solu di forma è hè riorganizzata. Stu principiu hè statu dimustratu per mezu di una sperimentazione attenta, in particulare da Lavoisier, è hè una basa impurtante di a chimica muderna. Ancu s'è a massa pò esse cunvertita in energia in e reazioni nucleari, sta lege ferma rimarchevulimente precisa è utile per e reazioni chimiche di ogni ghjornu.
Capendu a lege di cunservazione di a massa, pudemu capisce più facilmente perchè l'equazioni di reazione devenu esse equilibrate, induve và in realtà a "massa mancante", è cumu a chimica è l'industria realizanu calculi di pruduzzione precisi.
Sè vo vulete, possu aghjunghje una versione più "in lingua sculare" di l'articulu (liceu/liceu) o una versione più scientifica cumpleta cù esempi di dumande è discussioni.
