Luật bảo tồn khối là gì?

Định luật bảo toàn khối lượng là nguyên tắc quy định rằng cả biến đổi vật lý lẫn phản ứng hóa học đều không tạo ra hoặc phá hủy khối lượng trong một hệ cô lập. Theo nguyên tắc này, các chất phản ứng và sản phẩm trong phản ứng hóa học phải có khối lượng bằng nhau. Do đó, tổng khối lượng sáp và oxy (chất phản ứng) trong phản ứng hóa học phải bằng lượng khối lượng của oxit Carbon (IV) và nước (sản phẩm). Định luật bảo toàn khối lượng là rất cần thiết trong các tính toán liên quan đến việc xác định khối lượng chất phản ứng và sản phẩm chưa biết trong bất kỳ phản ứng hóa học nào.

Lịch sử của luật bảo tồn khối

Định luật bảo tồn khối lượng bắt nguồn từ đề xuất của một người Hy Lạp cổ đại rằng tổng lượng vật chất trong vũ trụ không thay đổi. Năm 1789, Antoine Lavoisier gọi Luật bảo tồn khối lượng là nguyên tắc sống còn trong vật lý. Einstein sau đó đã sửa đổi luật này bằng cách đưa năng lượng vào mô tả của nó. Theo Einstein, định luật trở thành Định luật bảo toàn năng lượng khối, trong đó tuyên bố rằng tổng khối lượng và năng lượng không thay đổi trong bất kỳ hệ thống nào. Từ nguyên tắc này, năng lượng và khối lượng có thể được chuyển đổi từ cái này sang cái khác. Tuy nhiên, vì tiêu thụ năng lượng hoặc sản xuất trong các phản ứng hóa học thông thường chiếm một khối lượng không đáng kể, Luật Bảo toàn khối lượng vẫn là một khái niệm cơ bản trong hóa học.

Phản ứng hóa học và định luật bảo toàn khối lượng

Định luật bảo toàn khối lượng cung cấp hình dung rằng các phản ứng hóa học liên quan đến việc sắp xếp lại các nguyên tử và liên kết của các chất phản ứng với các sắp xếp khác nhau trong các sản phẩm. Do đó, số lượng nguyên tử trong quá trình không thay đổi. Bên cạnh đó, các nguyên tử của một vật chất nhất định là giống hệt nhau; do đó, sắp xếp lại chúng sẽ không làm thay đổi khối lượng của vấn đề. Hình dung là một giả định thiết yếu trong việc biểu diễn các phản ứng hóa học bằng các phương trình hóa học cân bằng.

Trong các phương trình này, các phần tử tham gia vào phản ứng có số mol bằng nhau ở phía bên trái và bên phải của phương trình. Do đó, người ta sẽ có thể xác định số lượng của bất kỳ chất nào được yêu cầu để sản xuất một lượng nhất định của sản phẩm. Ngoài ra, Định luật bảo toàn khối lượng rất cần thiết trong việc xác định khối lượng khí trong các phản ứng hóa học vì chúng không thể đo được trong hầu hết các trường hợp. Do đó, trong một phản ứng liên quan đến chất rắn, lỏng hoặc khí là sản phẩm hoặc chất phản ứng, việc biết khối lượng chất rắn và chất lỏng giúp xác định khối lượng khí vì khối lượng còn lại chỉ được gán cho nó.

Một ví dụ thực tế

Một kịch bản điển hình liên quan đến việc sử dụng Luật bảo tồn khối lượng là làm tan chảy một khối băng mười gram trong một ngày nóng. Khối băng sẽ thay đổi trạng thái từ rắn sang lỏng và cuối cùng trở thành hơi. Khối lượng của vật chứa khối băng sẽ không đổi và khối lượng nước trong hệ thống đó sẽ không thay đổi ngay cả khi nó bốc hơi hoàn toàn.