Czy da się pokazać to prawo w domu, bez laboratorium?

Tak, jedną butelką. Do plastikowej butelki wlewamy ocet, sodę wsypujemy do balonika naciągniętego na szyjkę i ważymy całość. Po wsypaniu sody balonik napełnia się gazem, a waga pokazuje to samo — masa się zachowała, bo nic nie uciekło. Wersja druga, w otwartej szklance, „traci” masę na oczach dziecka: to uciekający dwutlenek węgla. Kontrast obu wersji uczy więcej niż każda z osobna.

Dziecko upiera się, że ogień niszczy materię, bo po ognisku prawie nic nie zostaje. Jak to prostować?

Najlepiej pytaniem „dokąd poszła reszta?” zamiast wykładu. Dym i para wodna to też substancje — mają masę, tylko rozpływają się w powietrzu. Pomaga przykład odwrotny: zardzewiały łańcuch od huśtawki waży więcej niż nowy, bo dołączył do niego tlen. Skoro masa potrafi „przyjść” z powietrza, to potrafi też do niego „wyjść” — a bilans zawsze wychodzi na zero.

Prawo zachowania masy

około 12 minut

W tej lekcji1/10

W kominku spłonęło 10 kg drewna, a popiołu została ledwie garść — czy reszta masy przestała istnieć? Nie: uciekła kominem, a dziś nauczysz się ją wytropić co do grama.

Prawo zachowania masy

W reakcji chemicznej łączna masa substratów jest równa łącznej masie produktów:

substraty

produkty

W zamkniętym naczyniu waga ani drgnie

$m_{\text{substratów}} = m_{\text{produktów}}$

Odkrył je Antoine Lavoisier, ważąc reakcje w zamkniętych naczyniach. To warunek uczciwego pomiaru: nic nie może uciec z naczynia ani dostać się do niego z zewnątrz.

Dlaczego masa nie ma prawa się zmienić

Atomy tylko się przegrupowują. W reakcji żaden atom nie znika i żaden nie powstaje z niczego — zmieniają się wyłącznie połączenia między atomami. Skoro po obu stronach są dokładnie te same atomy, masa musi być ta sama.

Ile powstanie siarczku żelaza(II)?

1
Zapisz reakcję: żelazo i siarka dają siarczek żelaza(II). Dane: 56 g żelaza przereagowało w całości z 32 g siarki.
$\mathrm{Fe} + S \rightarrow \mathrm{FeS}$
2
Prawo zachowania masy: masa produktu to suma mas substratów.
$m_{FeS} = 56\ \text{g} + 32\ \text{g} = 88\ \text{g}$
3
Wariant z niewiadomą: powstało 88 g siarczku żelaza(II), a użyto 56 g żelaza. Ile siarki weszło do reakcji? Od masy produktu odejmij znany substrat.
$m_{S} = 88\ \text{g} - 56\ \text{g} = 32\ \text{g}$
Wskazówka
Jedno prawo, dwa kierunki: szukasz produktu — dodajesz, szukasz substratu — odejmujesz.

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

W zamkniętym naczyniu spalono 24 g magnezu w 16 g tlenu i oba substraty zużyły się w całości. Ile gramów tlenku magnezu powstało?

Kominek: masa ucieka, nie znika

Pozorny ubytek. Po spaleniu drewna zostaje garść popiołu, ale reszta masy nie przepadła — uleciała kominem jako gazy: dwutlenek węgla $\mathrm{CO_2}$ i para wodna $\mathrm{H_2O}$ .

drewno + tlen z powietrza

popiół + dwutlenek węgla + para wodna

Zważ także gazy, które uleciały kominem

Rdza: masa, która przybywa

Pozorny przyrost. Zardzewiały gwóźdź waży więcej niż nowy. Rdza to związek żelaza z tlenem — do metalu dołączył tlen z powietrza, niewidzialny substrat tej reakcji:

$4\mathrm{Fe} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{Fe_2O_3}$

Gwóźdź „utył” dokładnie o masę pobranego tlenu. Prawo zachowania masy działa — trzeba tylko doliczyć substrat, którego nie widać.

Twoja kolej

Gwóźdź ważył 10 g, a po całkowitym zardzewieniu — 14 g. Skąd wzięły się dodatkowe 4 gramy?

Pułapka! „Drewno spłonęło, więc masa znikła”

Źle: „polano ważyło 2000 g, popiół waży 50 g, czyli 1950 g materii przestało istnieć”.

Ściąga do zapamiętania

Co mówi prawo zachowania masy i kiedy waga „się nie zgadza”?

Masa substratów = masa produktów (Lavoisier, pomiar w ZAMKNIĘTYM naczyniu). Atomy w reakcji tylko się przegrupowują — dlatego uzgadniamy równania. Pozorne wyjątki to gazy: spalane drewno „chudnie”, bo CO₂ i para uciekają kominem; rdzewiejący gwóźdź „tyje”, bo dołącza tlen z powietrza. Wzorzec rachunku: 56 g Fe + 32 g S → 88 g FeS.

Dla rodzica

Jak pomóc dziecku w tym temacie?

Czy da się pokazać to prawo w domu, bez laboratorium?: Tak, jedną butelką. Do plastikowej butelki wlewamy ocet, sodę wsypujemy do balonika naciągniętego na szyjkę i ważymy całość. Po wsypaniu sody balonik napełnia się gazem, a waga pokazuje to samo — masa się zachowała, bo nic nie uciekło. Wersja druga, w otwartej szklance, „traci” masę na oczach dziecka: to uciekający dwutlenek węgla. Kontrast obu wersji uczy więcej niż każda z osobna.
Dziecko upiera się, że ogień niszczy materię, bo po ognisku prawie nic nie zostaje. Jak to prostować?: Najlepiej pytaniem „dokąd poszła reszta?” zamiast wykładu. Dym i para wodna to też substancje — mają masę, tylko rozpływają się w powietrzu. Pomaga przykład odwrotny: zardzewiały łańcuch od huśtawki waży więcej niż nowy, bo dołączył do niego tlen. Skoro masa potrafi „przyjść” z powietrza, to potrafi też do niego „wyjść” — a bilans zawsze wychodzi na zero.
Jak to się łączy z uzgadnianiem równań, które jest w tym samym dziale?: To dwie strony tej samej monety. Prawo zachowania masy mówi, że atomy nie giną i nie powstają — a uzgadnianie równania to pilnowanie tego prawa na papierze: liczba atomów każdego pierwiastka musi być równa po obu stronach strzałki. Warto ćwiczyć oba naraz: najpierw rachunek na gramach (56 + 32 = 88), potem rachunek na atomach w równaniu. Dziecko widzi wtedy, że to jedno prawo, nie dwa osobne tematy.

Sprawdź się!

Do zlewki z octem wsypano sodę — wydziela się gaz, a waga pod zlewką pokazuje coraz mniej. Czy prawo zachowania masy zostało złamane?

W zamkniętym naczyniu 4 g wodoru przereagowały w całości z 32 g tlenu. Ile gramów wody powstało?

Stalowa huśtawka rdzewieje przez lata na podwórku. Co dzieje się z jej masą?

Polano ważyło 1500 g, a popiół po spaleniu — 30 g. Co stało się z pozostałymi 1470 g?

Dlaczego w uzgodnionym równaniu reakcji liczba atomów każdego pierwiastka musi być równa po obu stronach strzałki?

Następny temat

Prawo stałości składu związku chemicznego