Zákon zachovania hmotnosti
Hmotnosť reaktantov = hmotnosť produktov
Pri chemickej reakcii sa atómy len preusporiadajú – spájajú sa do nových kombinácií. Žiadny atóm nevznikne ani nezanikne. Preto celkový počet atómov každého prvku zostáva pred aj po reakcii rovnaký.
Zákon objavil Antoine Lavoisier v 18. storočí starostlivým vážením látok pred a po reakcii v uzavretej nádobe.
Vyrovnané chemické rovnice
Chemická rovnica „vyjadruje" zákon zachovania hmotnosti – musí byť vyrovnaná: rovnaký počet atómov každého prvku musí byť na oboch stranách šípky.
Príklad – horenie vodíka:
Nevyrovnaná: H₂ + O₂ → H₂O
Vyrovnaná: 2H₂ + O₂ → 2H₂O
| Prvok | Ľavá strana | Pravá strana |
|---|---|---|
| H | 4 (2×2) | 4 (2×2) |
| O | 2 | 2 (2×1) |
Príklady
Reakcia železa so sírou: Fe + S → FeS (5,6 g Fe + 3,2 g S → 8,8 g FeS)
Celková hmotnosť: 5,6 + 3,2 = 8,8 g ✓
Spaľovanie uhlíka: C + O₂ → CO₂
12 g + 32 g → 44 g ✓
Zdanlivo nezachovaná hmotnosť
Niekedy sa zdá, že hmotnosť klesla alebo vzrástla:
- Spaľovanie papiera → zdanlivo ľahký popol; v skutočnosti sa CO₂ a H₂O unikajú ako plyny
- Hrdzavenie železa → hmotnosť rastie; kov absorbuje kyslík zo vzduchu
Ak pri laboratórnom experimente namerané hmotnosti nesedia, skontrolujte, či uniklý plyn nebol zahrnutý do merania. Vždy je potrebné pracovať v uzavrenej sústave alebo zahrnúť všetky látky.
Prax: Hrdzavejúce železo zdanlivo získava hmotnosť
Klinec ponechaný na vlhkom vzduchu pribúda na hmotnosti — hrdza (oxid železnatý) je ťažšia ako pôvodné železo, pretože atómy kyslíka zo vzduchu sa viazali s atómami železa. Celková hmotnosť je zachovaná: hmotnosť získaná klincami sa rovná hmotnosti kyslíka odobraného zo vzduchu. 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ — každý atóm kyslíka je na oboch stranách rovnice zaúčtovaný.
Prax: Horiace drevo zdanlivo stráca hmotnosť
Kmeň v ohni zdanlivo stráca hmotnosť, kým nezhorí na malú hŕstku popola. V skutočnosti sa väčšina hmotnosti zmenila na CO₂ a vodnú paru, ktoré unikajú do vzduchu. Keby sa dali všetky plyny zachytiť a ich hmotnosť pričítať k popolu, rovnalo by sa to pôvodnej hmotnosti kmeňa plus spotrebovaného kyslíka. Hmotnosť je zachovaná — unikajúce plyny je ťažko vidieť.
Prax: Váženie reakcií v uzavretom obale
Chemici dokazujú zachovanie hmotnosti reakciami v uzavretých nádobách na váhe. Sóda bikarbóna (NaHCO₃) a ocot (octová kyselina) zmiešané v uzavretom vrecku: vzniknutý CO₂ zostáva vo vrecku. Váha sa pred aj po reakcii nemení. Ale keď vrecko otvorí a CO₂ unikne, zdanlivá hmotnosť klesne — čo potvrdzuje, že „chýbajúca" hmotnosť bol plyn.
Kde to vidíš v reálnom živote? Hrdzavejúce železo pribúda na hmotnosti (pohlcuje kyslík), horiace drevo zdanlivo stráca hmotnosť (CO₂ a para unikajú), sóda bikarbóna a ocot v uzavretom vrecku (hmotnosť nezmenená) — zachovanie hmotnosti funguje pri každej reakcii okolo teba, aj keď dôkazy zdanlivo protirečia.