محتويات
وفقا لقانون حفظ الكتله فان الذرات على جانبي المعادله تكون
متساوية في أعدادها .
قانون حفظ الكتله يعني أن الكتلة لا يمكن أن تفنى أو تستحدث، إنما تتحول من شكل إلى شكل آخر.
يفيدنا قانون حفظ الكتله في توازن المعادلات الكيميائية، حتى نصل إلى تساوي الذرات على جانبي المعادله. ويجب أن يكون رقم ونوع الذرات متساوي ومماثل في كل من المواد المتفاعلة والنواتج. يعود الفضل في اكتشاف قانون حفظ الكتلة إلى كل من ميخائيل لومونوسوف، وأنطوان لافوازييه
قانون حفظ الكتلة في الكيمياء يقول لأن كتلة المواد المتفاعلة تساوي كتلة المواد الناتجة.
توضيح هذا القاعدة هو أن النظام المعزول هو النظام الذي لا يتفاعل مع محيطه. وتكون الكتلة في النظام المعزول ثابتة، بغض النظر عن أية تفاعلات كيميائية أو تعديلات يمكن أن تحدث. وعلى الرغم من أن المواد الناتجة تكون غالبًا مختلفة عن المواد الداخله في التفاعل وينتج لدينا مخرجات جديدة. لكن الكتلة لا تتغير عن الكتلة السابقة في التفاعل.
ساعد قانون حفظ الكتلة في تطور الكيمياء بشكل كبير، وذلك لأن العلماء استفادوا بشكل كبير من هذا القانون في معرفة ان المواد لم تختفي بعد ذهابها وانتهاء المواد المتفاعلة (حيث كانوا يعتقدون في السابق ان المواد المتفاعلة تختفي) لكن بعد دراسة قانون حفظ الكتلة أدركوا أن المواد المتفاعلة تتحول إلى المواد الناتجة ويكون هذا التحول وفقًا لمبدأ أن كتلة المواد المتفاعلة تساوي كتلة المواد الناتجة.
العلماء الذين كان لهم فضل كبير في اكتشاف قانون حفظ الكتلة هم كما ذكرنا في الأعلى العالم الروسي ميخائيل لومونوسوف الذي سجل ملاحظاته وتجاربة عام 1756. وفي عام 1774 أكد الكيميائي الفرنسي أنطوان لافوازييه دقة ما اكتشفه ميخائيل لومونوسوف في تجاربه. والبعض حتى يطلق على قانون حفظ الكتلة قانون لافوازييه.
وتعريف قانون لافوازييه بشكل عام هو أن المواد لا تفنى ولا تستحدث من العدم، وإنما تتحول من شكل إلى آخر. [1]
قانون حفظ الكتلة في موازنة الذرات على جانبي المعادلة
المعادلة الكيميائية في البساطة هي عبارة عن تفاعل بين المواد المتفاعلة يؤدي لظهور المواد الناتجة. ويتم التعبير عن المواد المتفاعلة من خلال رموزها الكيميائية
مثال عن قانون حفظ الكتلة وموازنة الذرات على جانبي المعادلة نطرح المثال الابسط
- 2H2 + O2 → 2H2O هذه المعادلة الكيميائية تصف التفاعل بين الهيدروجين وبين الاكسجين من اجل الوصول للماء
- الجانب المتفاعل عو القسم الذي يقع في المعادلة الكيميائية على يسار التفاعل عند كتابة المعادلة بالرموز الانجليزية. أما القسم على ايمن السهم يشير إلى المواد الناتجة.
نعلم أن الذرات على جانبي المعادله تكون متساوية في أعدادها، وهذا يتم تطبيقه من خلال قانون حفظ الكتلة واثناء تعلمنا للكيمياء يتم ذلك من خلال ما يعرف باسم معامل القياس المتكافئ. على سبيل المثال، لدينا المعادلة الكيميائية التالية:
- CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O هذه المعادلة تصف التفاعل بين غاز الميثان وبين الاكسجين من اجل انتاج ثاني اكسيد الكربون والماء.
- نلاحظ في هذه المعادلة أن معامل القياس المتكافئ ل O2 و H2O هو 2. بينما معامل القياس المتكافئ من أجل CH4 و CO2 هو 1.
- الرقم الكلي وعدد الذرات للعنصر الموجودة في نوع ما (إذا كانت لدينا المعادلة الكيميائية متوازنة وتحقق قانون حفظ الكتلة) هو ناتج قياس المعامل المتكافئ مع عدد ذرات العنصر في جزي واحد من النوع.
- لدينا في المثال السابق ‘2O2’، عدد ذرات الاكسجين الكلية في هذا الجزيء يكون 4
- موازنة التفاعلات الكيميائية تتضمن التفكير بحل من اجل مساواة عدد الذرات المتفاعلة كي تكون مماثلة لعدد الذرات الناتجة. ويكون هناك توازن لذرات عنصر ما على الجانب المتفاعل والمنتج.
أمثلة على قانون حفظ الكتله وتساوي الذرات على جانبي المعادله
- Al + O2 → Al2O3
لدينا هذا المثال وهو تفاعل ذرة الألمنيوم مع الأكسجين من اجل تشكيل اكسيد الالمنيوم.
| المواد المتفاعلة على الجانب المتفاعل | المواد الناتجة على الجانب الناتج ايمن السهم |
| 1 ذرة الألمنيوم | 2 ذرة المنيوم |
| 2 ذرة الاكسجين | 3 ذرة اكسجين |
هذا يعني أننا ليس لدينا تساوي في عدد الذرات الداخلة في التفاعل وعدد الذرات الناتجة. لذلك نقوم في البداية بتعديل المعادلة الكيميائية لتصبح ما يلي بعد ضرب معامل القياس المكافئ للألمنيوم بالعدد 2
- Al + O2 → Al2O32
لدينا الآن عدد ذرات ألمنيوم متساوية في المتفاعلات والنواتج. لكن على العكس من ذلك ذرات الأكسجين غير متساوية في المواد المتفاعلة والمواد الناتجة. فلدينا 2 ذرة اكسجين متفاعلة و3 ذرات اكسجين على الجانب الناتج. لذلك نقوم بتحويل المعادلة الكيميائية إلى الشكل التالي:
- Al + 3O2 → 2Al2O32
اصبح لدينا الآن عدد ذرات الاكسجين متساوية على الجانب المتفاعل والناتج. لكن عدد ذرات الألمنيوم اصبح غير متساوي، لذلك نقوم بتعديل بسيط للغاية وهو ضرب عدد ذرات الألمنيوم على الجانب المتفاعل بالرقم 2
- Al + 3O2 → 2Al2O34
| الجانب المتفاعل | الجانب الناتج |
| 4 ذرات من الألمنيوم | 4 ذرات من الألمنيوم |
| 6 ذرات من الأكسجين | 6 ذرات من الأكسجين |
أصبح لدينا المعادلة موزونة وهي: Al + 3O2 → 2Al2O34
مثال ثاني وهو تفاعل النتروجين مع الهيدروجين لتشكيل غاز النشادر
- N2 + H2 → 2NH3
| المواد المتفاعلة | المواد الناتجة |
| 2 من ذرات النتروجين | 2 ذرة نتروجين |
| 2 ذرة هيدروجين | 6 ذرة هيدروجين |
كل جزيء هيدروجين يحوي على 2 ذرة هيدروجين. ومن اجل موازنة المعادلة نقوم بتحويل عدد جزيئات الهيدروجين على كل طرف إلى 6 ذرات. معامل قياس التكافئ في هذه المعادلة هو 6 فتصبح المعادلة:
- N2 + 3H2 → 2NH3
| المواد المتفاعلة | المواد الناتجة |
| 2 ذرة نتروجين | 2 ذرة نتروجين |
| 6 ذرة هيدروجين | 6 ذرة هيدروجين [2] |
تعريف قانون حفظ الكتلة
قانون حفظ الكتلة ينص على أنه في نظام مغلق. لا يمكن للكتلة أن تتدمر أو تتغير مع الوقت. ومن أجل تقريب هذا الأمر إلى عقولنا يمكننا أن نتخيل أننا في غرفة مغلقة. ولا يوجد في هذه الغرفة أي طريقة لدخول أي شيء أو خروجه. وعند اضاءة شمعة في الغرفة نلاحظ ان الشمعة بدأت بالاختفاء. هذا لا يعني أن واكس الشمعة في الغرفة المغلقة لم يعد متواجدًا. إنما لم يعد متواجدًا في شكله الاصلي، وتحول إلى شكل آخر.
لذلك هذه الفكرة تساعدنا في فهم قانون حفظ الكتلة وهو ان عدد ذرات المواد المتفاعلة يساوي عدد ذرات المواد الناتجة. [3]
