Massaning saqlanish qonuni nima?
Massaning saqlanish qonuni kimyo va fizikadagi eng fundamental g'oyalardan biridir: massa na yaratilishi, na yo'q qilinishi mumkin, balki faqat shakli o'zgartirilishi yoki bir moddadan boshqasiga o'tkazilishi mumkin. Boshqacha qilib aytganda, yopiq tizimda sodir bo'ladigan kimyoviy reaksiyada reaksiyadan oldingi umumiy massa reaksiyadan keyingi umumiy massaga teng bo'ladi. Bu tamoyil oddiy ko'rinadi, ammo uning oqibatlari chuqurdir - olimlarning kimyoviy tenglamalarni qanday yozishidan tortib, materialga bo'lgan ehtiyojni hisoblashgacha, tabiiy va sanoat jarayonlarini tushunishgacha.
Massaning saqlanish qonunini tushunish
Umuman olganda, ushbu qonunda quyidagilar ko'rsatilgan:
> “Kimyoviy reaksiyada reaksiyaga kirishuvchi moddalarning umumiy massasi, agar tizimdan hech qanday massa chiqmasa yoki kirmasa, reaksiya mahsulotlarining umumiy massasiga teng bo'ladi.”
Bu shuni anglatadiki, agar siz reaktivlarni (reaktsiyadan oldingi moddalar) va mahsulotlarni (reaktsiyadan keyingi moddalar) tortsangiz, barcha moddalar hisobga olinib, hech biri atrof-muhitga chiqarilmasa, miqdorlar teng bo'ladi.
Oddiy misol: agar siz yopiq idishda 10 gramm A moddasini 5 gramm B moddasi bilan reaksiyaga kirishtirsangiz va S moddasini hosil qilsangiz, hosil bo'lgan S moddasining massasi (agar mavjud bo'lsa, boshqa mahsulotlar bilan birga) jami 15 grammni tashkil qilishi kerak.
Qisqacha tarix: Tajribadan ilmiy printsipgacha
Massaning saqlanish qonuni ko'pincha "Zamonaviy kimyo otasi" sifatida tanilgan fransuz olimi Antuan Loran Lavuazye (1743–1794) ga tegishli deb hisoblanadi. 18-asrda yonish va kimyoviy reaksiyalarni tushunish hali ham noaniq edi. Ko'p odamlar biror narsa yonib ketganda, uning ba'zi "moddasi" shunchaki yo'qoladi, deb ishonishgan.
Lavoisier reaksiyalardan oldin va keyin, ayniqsa yopiq tizimlarda moddalarni tortish bo'yicha puxta tajribalar o'tkazdi. U yonish paytida massa yo'qolmasligini; aksincha, u havoning bir qismi (keyinchalik kislorod deb nomlanuvchi) bilan birlashishini ko'rsatdi. Lavoisierning xulosalari zamonaviy kimyoning tug'ilishiga asos soldi: kimyoviy reaksiyalarni tushunish va miqdoriy jihatdan hisoblash mumkin edi.
Nima uchun ommaviy narsalar kundalik hayotda "yo'qolib ketadigan" ko'rinadi?
Kundalik tajribada biz ko'pincha massani "doimiy emas" deb qabul qilamiz. Masalan, o'tin yoqilganda, u keskin qisqaradi va ozgina kul qoladi. Xo'sh, qolgan massa qayerga ketadi?
Javob: Yog'och yonish mahsulotlarining aksariyati karbonat angidrid (CO₂), suv bug'i (H₂O) va havoga chiqariladigan boshqa gazlarga aylanadi. Agar yonish ochiq joyda sodir bo'lsa va siz faqat kulni tortsangiz, uning massasi kichikroq ko'rinadi. Biroq, agar jarayon yopiq idishda amalga oshirilsa va barcha gazlar ushlanib, tortilsa, yonishdan oldin va keyin umumiy massa o'zgarishsiz qoladi.
Shunday qilib, "massaning yo'qolishi" odatda reaksiya mahsulotlarining barchasi ko'rinmasligi yoki barchasi tortilmaganligi sababli yuzaga keladi.
Massaning saqlanish qonunini qo'llash misollari
1. Suv hosil bo'lish reaksiyasi
Vodorod kislorod bilan reaksiyaga kirishib, suv hosil qiladi:
2H₂ + O₂ → 2H₂O
Agar 4 gramm vodorod 32 gramm kislorod bilan to'liq reaksiyaga kirishsa, hosil bo'lgan suv 36 grammni tashkil qiladi. Massa 4 + 32 = 36 ga teng; hech narsa yo'qolmaydi.
2. Yog'ingarchilik reaksiyasi
Kumush nitrat eritmasi natriy xlorid bilan aralashtirilganda, kumush xlorid cho'kmasi hosil bo'ladi:
AgNO₃(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO₃(aq)
Agar butun tizim tortilsa (eritma va cho'kma ham shu jumladan), umumiy massa o'zgarishsiz qoladi. Hosil bo'lgan cho'kma "yangi massa" emas; u eritmada allaqachon mavjud bo'lgan ionlarning birikmasidan kelib chiqadi.
3. Yopiq idishlardagi gazlar bilan reaksiyalar
Masalan, sirka (sirka kislotasi) va pishirish sodasi (natriy bikarbonat) reaksiyasi natijasida CO₂ gazi hosil bo'ladi:
CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + H₂O + CO₂
Agar reaksiya ochiq stakanda o'tkazilsa, eritmaning massasi kamayadi, chunki CO₂ havoga chiqariladi. Biroq, agar u CO₂ ni ushlab turish uchun sharli yopiq shishada o'tkazilsa, umumiy massa (shisha + shar + ichidagisi) o'zgarishsiz qoladi.
Kimyoviy reaksiya tenglamalari bilan bog'liqlik
Massaning saqlanish qonuni kimyoviy tenglamalar muvozanatli bo'lishi kerakligining asosiy sababidir. Reaksiyani muvozanatlashtirganda, biz har bir elementning reaktiv tomonidagi atomlar soni mahsulot tomonidagi atomlar soniga teng bo'lishini ta'minlaymiz. Atom massasi yo'qolmagani uchun, atomlar shunchaki qayta joylashadi.
Masalan, suv hosil bo'lish reaksiyasi quyidagicha yozilishi kerak:
2H₂ + O₂ → 2H₂O
Agar H₂ + O₂ → H₂O deb yozilsa, kislorod atomlari soni bir xil emas (chapda 2 ta, o'ngda 1 ta). Bu atom darajasida massaning saqlanish qonunini buzadi.
Massaning saqlanish qonuni har doim ham to'g'ri bo'ladimi?
Klassik kimyo va kundalik sharoitlarda massaning saqlanish qonuni juda yaxshi ishlaydi. Biroq, zamonaviy fizikada, ayniqsa yadroviy va relyativistik miqyosda, bu tushuncha kengaytirildi.
Yadro reaksiyalarida massa Eynshteyn tenglamasiga ko'ra energiyaga yoki aksincha o'zgarishi mumkin:
E = mc²
Yadro parchalanishi yoki sintez/parchalanish reaksiyalarida mahsulotlarning umumiy massasi reaktivlar massasidan biroz kamroq bo'lishi mumkin. Massadagi bu farq ajralib chiqadigan energiya sifatida ko'rinadi. Biroq, agar biz massa + energiyani bir butun sifatida ko'rib chiqsak, chinakam "saqlangan" narsa umumiy energiya (energiyaning saqlanishi), massa esa har doim ham aniq o'zgarmas emas.
Biroq, deyarli barcha oddiy kimyoviy reaksiyalar uchun energiya konversiyasi tufayli massa o'zgarishi shunchalik kichikki, uni e'tiborsiz qoldirish mumkin. Shuning uchun, boshlang'ich va o'rta ta'lim darajalarida massaning saqlanish qonuni amaldagi printsip bo'lib qolmoqda.
Foyda va hayot va sanoatdagi roli
Massaning saqlanish qonuni shunchaki darslik nazariyasidan ko'proq narsani anglatadi. Bu tamoyil ko'plab sohalarda, jumladan:
1. Kimyoda stexiometriya: kerakli reaktivlar miqdorini va hosil bo'lgan mahsulotlarni hisoblash.
2. Kimyo sanoati: massa balansi hisob-kitoblaridan foydalangan holda ishlab chiqarish jarayonlarini (masalan, o'g'itlar, dorilar, plastmassalar) loyihalash.
3. Atrof-muhit muhandisligi: oqava suvlarni tozalash kabi tizimga kiradigan va chiqadigan ifloslantiruvchi moddalarni hisoblash.
4. Oziq-ovqat fani: isitish, fermentatsiya yoki quritish paytida ingredientlar tarkibidagi o'zgarishlarni bashorat qilish.
5. Dorixona: dori aralashmasining dozasi va tarkibi standartlarga muvofiqligini ta'minlash.
Muhandislik dunyosida bu tushuncha ko'pincha massa balansi deb ataladi: tizimga kiradigan umumiy massa tizimdan chiqadigan umumiy massaga teng, plyus/minus tizimda saqlanadigan narsa (tizim vaqt o'tishi bilan o'zgarishiga qarab).
Xulosa
Massaning saqlanish qonunida aytilishicha, kimyoviy reaksiyada massa hosil bo'lishi ham, yo'q qilinishi ham mumkin emas; u faqat shaklini o'zgartiradi va qayta tartiblanadi. Bu tamoyil, ayniqsa Lavoisier tomonidan puxta tajribalar orqali namoyish etilgan va zamonaviy kimyoning muhim asosidir. Massa yadroviy reaksiyalarda energiyaga aylanishi mumkin bo'lsa-da, bu qonun juda aniq va kundalik kimyoviy reaksiyalar uchun foydali bo'lib qolmoqda.
Massaning saqlanish qonunini tushunish orqali biz reaksiya tenglamalari nima uchun muvozanatli bo'lishi kerakligini, "yo'qolgan massa" aslida qayerga ketishini va kimyo va sanoat aniq ishlab chiqarish hisob-kitoblarini qanday bajarishini osonroq tushunishimiz mumkin.
Agar xohlasangiz, maqolaning ko'proq "maktab tili" versiyasini (o'rta maktab/o'rta maktab) yoki misol savollar va muhokamalar bilan to'ldirilgan ilmiyroq versiyasini qo'shishim mumkin.
