पदार्थ के संरक्षण का नियम: प्रयोग और उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

बात या द्रव्यमान के संरक्षण के कानून एक है कि स्थापित करता है कि किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया में, बात न बनाया और न ही नष्ट हो जाता है है। यह कानून इस तथ्य पर आधारित है कि इस प्रकार की प्रतिक्रिया में परमाणु अविभाज्य कण हैं; परमाणु प्रतिक्रियाओं में परमाणु खंडित होते हैं, यही वजह है कि उन्हें रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं माना जाता है।

यदि परमाणु नष्ट नहीं होते हैं, तो जब कोई तत्व या यौगिक प्रतिक्रिया करता है, तो प्रतिक्रिया से पहले और बाद में परमाणुओं की संख्या को स्थिर रखा जाना चाहिए; जो अभिकारकों और शामिल उत्पादों के बीच द्रव्यमान की निरंतर मात्रा में अनुवाद करता है।

ए और बी 2 के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया। स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

यह हमेशा मामला होता है अगर कोई रिसाव नहीं होता है जो भौतिक नुकसान का कारण बनता है; लेकिन अगर रिएक्टर को बंद कर दिया जाता है, तो कोई भी परमाणु "गायब नहीं होता" है, और इसलिए प्रतिक्रिया के बाद आवेशित द्रव्यमान द्रव्यमान के बराबर होना चाहिए।

यदि उत्पाद ठोस है, तो दूसरी ओर, इसका द्रव्यमान इसके गठन के लिए शामिल अभिकारकों के योग के बराबर होगा। तरल या गैसीय उत्पादों के साथ भी ऐसा ही होता है, लेकिन उनके परिणामी द्रव्यमान को मापते समय गलती करने का खतरा अधिक होता है।

यह कानून पिछली शताब्दियों में प्रयोगों से पैदा हुआ था, विभिन्न प्रसिद्ध रसायनज्ञों, जैसे एंटोनी लवॉज़ियर के योगदान से मजबूत हुआ।

एबी ₂ (शीर्ष छवि) बनाने के लिए ए और बी _{2 के} बीच प्रतिक्रिया पर विचार करें । पदार्थ के संरक्षण के नियम के अनुसार, AB ₂ का द्रव्यमान क्रमशः A और B ₂ के द्रव्यमान के योग के बराबर होना चाहिए । इसलिए यदि 37g A ₂ B के 13g के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो उत्पाद AB ₂ का वजन 50g होना चाहिए।

इसलिए, एक रासायनिक समीकरण में, अभिकारकों का द्रव्यमान (ए और बी ₂) हमेशा उत्पादों के द्रव्यमान (एबी ₂) के बराबर होना चाहिए ।

एक उदाहरण जो अभी वर्णित है, वह जंग या जंग जैसे धात्विक ऑक्साइड के निर्माण के समान है। चूंकि ऑक्साइड उत्पन्न करने के लिए ऑक्सीजन के द्रव्यमान के साथ धातु प्रतिक्रिया करता है, इसलिए जंग लोहे से भारी होती है (हालांकि यह ऐसा नहीं लग सकता है)।

द्रव्य या द्रव्यमान के संरक्षण का नियम क्या है?

यह कानून बताता है कि रासायनिक प्रतिक्रिया में अभिकारकों का द्रव्यमान उत्पादों के द्रव्यमान के बराबर होता है। कानून वाक्यांश में व्यक्त किया गया है "मामला न तो बनाया गया है और न ही नष्ट हो गया है, सब कुछ रूपांतरित हो गया है", क्योंकि यह जूलियस वॉन मेयर (1814-1878) द्वारा अभिनीत किया गया था।

कानून को स्वतंत्र रूप से मिखाइल लामानोसोव द्वारा, 1745 में, और एंटोनी लवाइसियर द्वारा 1785 में स्वतंत्र रूप से विकसित किया गया था। हालांकि लामानोसोव के शोध कानून के संरक्षण पर बड़े पैमाने पर पूर्ववर्ती लावोसियर के काम करते हैं, उन्हें यूरोप में नहीं जाना जाता था। रूसी में लिखा जा रहा है।

रॉबर्ट बॉयल द्वारा 1676 में किए गए प्रयोगों ने उन्हें यह इंगित करने के लिए प्रेरित किया कि जब एक सामग्री को एक खुले कंटेनर में रखा जाता था, तो सामग्री वजन में बढ़ जाती थी; शायद सामग्री द्वारा अनुभव किए गए परिवर्तन के कारण।

सीमित हवा के सेवन के साथ कंटेनरों में सामग्री को फैलाने पर लावोइजर के प्रयोगों से वजन में वृद्धि देखी गई। यह परिणाम बॉयल द्वारा प्राप्त किए गए समझौते के अनुरूप था।

लावोइसियर का योगदान

हालाँकि, लावोइसियर का निष्कर्ष अलग था। उन्होंने सोचा कि विसंगति के दौरान हवा से द्रव्यमान की एक मात्रा निकाली गई थी, जो द्रव्यमान में वृद्धि को स्पष्ट करेगा जो कि भस्मीकरण के अधीन सामग्रियों में मनाया गया था।

लावोइज़र का मानना ​​था कि धातुओं का द्रव्यमान भस्मीकरण के दौरान स्थिर रहता है, और बंद कंटेनरों में भस्मीकरण में कमी एक ढीली (अप्रयुक्त अवधारणा) में कमी, गर्मी के उत्पादन से संबंधित एक सार के कारण नहीं हुई है।

लावोइज़र ने बताया कि मनाया गया कमी बंद कंटेनरों में गैसों की एकाग्रता में कमी के कारण हुई थी।

इस कानून को रासायनिक समीकरण में कैसे लागू किया जाता है?

द्रव्यमान के संरक्षण का नियम स्टोइकोमेट्री में पारवर्ती महत्व का है, उत्तरार्द्ध को एक रासायनिक प्रतिक्रिया में मौजूद अभिकारकों और उत्पादों के बीच मात्रात्मक संबंधों की गणना के रूप में परिभाषित किया गया है।

स्टोइयोमेट्री के सिद्धांतों को 1792 में जेरीमास बेंजामिन रिक्टर (1762-1807) द्वारा निर्दिष्ट किया गया था, जिन्होंने इसे विज्ञान के रूप में परिभाषित किया जो रासायनिक तत्वों के मात्रात्मक अनुपात या बड़े पैमाने पर संबंधों को मापता है जो एक प्रतिक्रिया में शामिल होते हैं।

रासायनिक प्रतिक्रिया में पदार्थों का एक संशोधन होता है जो इसमें भाग लेते हैं। यह देखा गया है कि उत्पादों को उत्पन्न करने के लिए अभिकारक या अभिकारक का सेवन किया जाता है।

रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान परमाणुओं के बीच बांड के टूटने के साथ-साथ नए बांडों का निर्माण होता है; लेकिन प्रतिक्रिया में शामिल परमाणुओं की संख्या अपरिवर्तित रहती है। यह वह है जो पदार्थ के संरक्षण के नियम के रूप में जाना जाता है।

बुनियादी सिद्धांत

इस कानून का अर्थ है दो बुनियादी सिद्धांत:

-प्रत्येक प्रकार के परमाणुओं की कुल संख्या अभिकारक (प्रतिक्रिया से पहले) और उत्पादों में (प्रतिक्रिया के बाद) समान होती है।

-प्रतिक्रिया के पहले और बाद के विद्युत आवेशों का योग स्थिर रहता है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि उप-परमाणु कणों की संख्या स्थिर रहती है। ये कण बिना किसी विद्युत आवेश के न्यूट्रॉन होते हैं, जो सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए प्रोटॉन (+) और नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों (-) से होते हैं। तो एक प्रतिक्रिया के दौरान विद्युत आवेश नहीं बदलता है।

रासायनिक समीकरण

ऊपर कहा गया है, जब समीकरण (मुख्य छवि में एक) का उपयोग करके रासायनिक प्रतिक्रिया का प्रतिनिधित्व करते हैं, तो मूल सिद्धांतों का सम्मान किया जाना चाहिए। रासायनिक समीकरण विभिन्न तत्वों या परमाणुओं के प्रतीकों या अभ्यावेदन का उपयोग करता है, और प्रतिक्रिया के पहले या बाद में उन्हें अणुओं में कैसे वर्गीकृत किया जाता है।

एक उदाहरण के रूप में निम्नलिखित समीकरण का फिर से उपयोग किया जाएगा:

ए + बी ₂ => एबी ₂

सबस्क्रिप्ट एक संख्या है जो नीचे स्थित तत्वों (बी ₂ और एबी ₂) के दाईं ओर रखी गई है, जो एक अणु में मौजूद तत्व के परमाणुओं की संख्या को दर्शाता है। मूल से अलग एक नए अणु के उत्पादन के बिना इस संख्या को नहीं बदला जा सकता है।

स्टोइकोमीट्रिक गुणांक (ए और बाकी प्रजातियों के मामले में 1) एक संख्या है जो परमाणुओं या अणुओं के बाएं हिस्से में रखी जाती है, उनकी संख्या का संकेत है जो एक प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं।

एक रासायनिक समीकरण में, यदि प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय है, तो एक एकल तीर रखा गया है, जो प्रतिक्रिया की दिशा को इंगित करता है। यदि प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है, तो विपरीत दिशा में दो तीर हैं। तीरों के बाईं ओर अभिकारक या अभिकारक (A और B ₂) हैं, जबकि दाईं ओर उत्पाद (AB ₂) हैं।

झूला

एक रासायनिक समीकरण को संतुलित करना एक ऐसी प्रक्रिया है जो अभिकारकों में मौजूद रासायनिक तत्वों के परमाणुओं की संख्या को उत्पादों के साथ बराबर करना संभव बनाती है।

दूसरे शब्दों में, प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या अभिकारकों की तरफ (तीर के पहले) और प्रतिक्रिया उत्पादों की तरफ (तीर के बाद) पर समान होनी चाहिए।

यह कहा जाता है कि जब कोई प्रतिक्रिया संतुलित होती है, तो विधि की कार्रवाई का सम्मान किया जाता है।

इसलिए, रासायनिक समीकरण में तीर के दोनों ओर परमाणुओं और विद्युत आवेशों की संख्या को संतुलित करना आवश्यक है। इसी तरह, अभिकारकों के द्रव्यमान का योग उत्पादों के द्रव्यमान के योग के बराबर होना चाहिए।

प्रतिनिधित्व समीकरण के मामले के लिए, यह पहले से ही संतुलित है (तीर के दोनों तरफ ए और बी के बराबर संख्या)।

प्रयोग जो कानून को साबित करते हैं

धातु भस्म

हवा के सीमित सेवन के साथ बंद कंटेनरों में सीसा और टिन जैसी धातुओं के भस्मीकरण का अवलोकन करते हुए लावोइज़र ने देखा कि धातुएँ एक कैल्सिनेशन से ढकी हुई थीं; और इसके अलावा, हीटिंग के एक निश्चित समय में धातु का वजन प्रारंभिक एक के बराबर था।

एक धातु को भस्म करते समय एक वजन बढ़ने के रूप में मनाया जाता है, लावोइज़र ने सोचा कि अतिरिक्त वजन को एक निश्चित द्रव्यमान द्वारा समझाया जा सकता है जो कि भस्मीकरण के दौरान हवा से हटा दिया जाता है। इस कारण द्रव्यमान स्थिर रहा।

यह निष्कर्ष, जिसे एक अवैज्ञानिक वैज्ञानिक आधार के साथ माना जा सकता है, ऐसा नहीं है, इस बात को ध्यान में रखते हुए कि लावोइज़र को उस समय ऑक्सीजन के अस्तित्व के बारे में पता था जब उसने अपना कानून (1785) लागू किया था।

ऑक्सीजन की रिहाई

ऑक्सीजन की खोज कार्ल विल्हेल शेहले ने 1772 में की थी। बाद में, जोसेफ प्रिसले ने इसे स्वतंत्र रूप से खोजा, और अपने शोध के परिणामों को प्रकाशित किया, तीन साल पहले सेहेल ने इसी गैस पर अपने परिणाम प्रकाशित किए थे।

प्रिसली ने पारा मोनोऑक्साइड को गर्म किया और एक गैस एकत्र की जिसने लौ की चमक को बढ़ा दिया। इसके अलावा, जब चूहों को गैस के साथ एक कंटेनर में रखा गया था, तो वे अधिक सक्रिय हो गए। प्रिसली ने इस गैस को डीफ्लोजिस्टेड कहा।

प्रिसली ने एंटोनी लावोइज़र (1775) को अपनी टिप्पणियों की सूचना दी, जिन्होंने अपने प्रयोगों को दोहराया कि गैस हवा में और पानी में पाई गई थी। Lavoiser ने गैस को ऑक्सीजन नाम देते हुए एक नए तत्व के रूप में पहचाना।

जब लावोइसियर ने अपने कानून का उल्लेख करने के लिए एक तर्क के रूप में इस्तेमाल किया, कि धातुओं के भस्मीकरण में मनाया जाने वाला अतिरिक्त द्रव्यमान हवा से निकाले गए कुछ के कारण था, वह ऑक्सीजन के बारे में सोच रहा था, एक ऐसा तत्व जो भस्मीकरण के दौरान धातुओं के साथ जोड़ता है।

उदाहरण (व्यावहारिक अभ्यास)

पारा मोनोऑक्साइड विघटन

यदि 232.6 पारा मोनोऑक्साइड (HgO) को गर्म किया जाता है, तो यह पारा (Hg) और आणविक ऑक्सीजन (O ₂) में विघटित हो जाता है । द्रव्यमान और परमाणु भार के संरक्षण के कानून के आधार पर: (Hg = 206.6 g / mol) और (O = 16 g / mol), Hg और O ₂ के द्रव्यमान का निर्माण होता है।

HgO => Hg + O ₂

232.6 g 206.6 g 32 g

गणना बहुत सीधी है, क्योंकि एचजीओ का एक मोल विघटित हो रहा है।

एक मैग्नीशियम बेल्ट का अविष्कार

मैग्नीशियम रिबन जल रहा है। स्रोत: कैप्टन जॉन योसियनियन, विकिमीडिया कॉमन्स से

ऑक्सीजन के 4 जी युक्त एक बंद कंटेनर में 1.2 ग्राम मैग्नीशियम रिबन को उकेरा गया था। प्रतिक्रिया के बाद, 3.2 ग्राम अप्राप्य ऑक्सीजन बनी रही। मैग्नीशियम ऑक्साइड का गठन कितना किया गया था?

गणना करने वाली पहली चीज ऑक्सीजन का द्रव्यमान है जो प्रतिक्रिया करता है। एक घटाव का उपयोग करके यह आसानी से गणना की जा सकती है:

हे की बड़े पैमाने पर ₂ कि प्रतिक्रिया व्यक्त = हे की प्रारंभिक बड़े पैमाने पर ₂ - ओ के अंतिम बड़े पैमाने पर ₂

(4 - 3.2) जी ओ ₂

0.8 ग्राम हे ₂

द्रव्यमान के संरक्षण के कानून के आधार पर, गठित MgO के द्रव्यमान की गणना की जा सकती है।

MgO का द्रव्यमान = Mg + O का द्रव्यमान

1.2 ग्राम + 0.8 ग्राम

2.0 ग्राम एम.जी.ओ.

कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड

14 ग्राम कैल्शियम ऑक्साइड (CaO) के द्रव्यमान ने 3.6 ग्राम पानी (H ₂ O) के साथ प्रतिक्रिया की, जो कि 14.8 ग्राम कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड, Ca (OH) ₂ बनाने के लिए प्रतिक्रिया में पूरी तरह से भस्म हो गई थी:

कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड बनाने के लिए कितना कैल्शियम ऑक्साइड प्रतिक्रिया करता है?

कैल्शियम ऑक्साइड कितना बचा था?

प्रतिक्रिया को निम्नलिखित समीकरण द्वारा रेखांकित किया जा सकता है:

काओ + एच ₂ ओ => सीए (ओएच) ₂

समीकरण संतुलित है। इसलिए यह जन के संरक्षण के कानून का अनुपालन करता है।

सीएओ का द्रव्यमान प्रतिक्रिया में शामिल होता है = सीए (ओएच) का द्रव्यमान ₂ - एच ₂ ओ का द्रव्यमान

14.8 ग्राम - 3.6 ग्राम

11.2 ग्राम CaO

इसलिए, सीएओ जो प्रतिक्रिया नहीं करता था (जो बचा हुआ है) एक घटाव करके गणना की जाती है:

अतिरिक्त सीएओ का द्रव्यमान = प्रतिक्रिया में उपस्थित द्रव्यमान - वह द्रव्यमान जो प्रतिक्रिया में भाग लेता है।

14 ग्राम सीएओ - 11.2 ग्राम सीएओ

2.8 ग्राम सीएओ

कॉपर ऑक्साइड

कॉपर (Cu) के 11 ग्राम ऑक्सीजन (O ₂) के साथ पूरी तरह से प्रतिक्रिया करने पर कितना कॉपर ऑक्साइड (CuO) बनेगा ? प्रतिक्रिया में ऑक्सीजन की कितनी आवश्यकता होती है?

समीकरण को संतुलित करने के लिए पहला कदम है। संतुलित समीकरण इस प्रकार है:

2Cu + O ₂ => 2CuO

समीकरण संतुलित है, इसलिए यह द्रव्यमान के संरक्षण के कानून का अनुपालन करता है।

Cu का परमाणु भार 63.5 g / mol है, और CuO का आणविक भार 79.5 g / mol है।

यह निर्धारित करना आवश्यक है कि Cu के 11 g के पूर्ण ऑक्सीकरण से CuO कितना बनता है:

मास CuO = (11 g Cu) ∙ (1mol Cu / 63.5 g Cu) 11 (2 mol CuO / 2mol Cu) ∙ (79.5 g CuO / mol CuO)

CuO का द्रव्यमान = 13.77 g

इसलिए, CuO और Cu के बीच द्रव्यमान का अंतर प्रतिक्रिया में शामिल ऑक्सीजन की मात्रा देता है:

ऑक्सीजन का द्रव्यमान = 13.77 ग्राम - 11 ग्राम

1.77 ग्राम O ₂

सोडियम क्लोराइड का निर्माण

2.47 ग्राम के क्लोरीन (Cl ₂) के द्रव्यमान को पर्याप्त सोडियम (Na) और सोडियम क्लोराइड (NaCl) के 3.82 ग्राम के साथ प्रतिक्रिया की गई। ना ने कितनी प्रतिक्रिया दी?

संतुलित समीकरण:

2Na + Cl ₂ => 2NaCl

द्रव्यमान के संरक्षण के कानून के अनुसार:

ना का द्रव्यमान = NaCl का द्रव्यमान - द्रव्यमान Cl ₂

3.82 ग्राम - 2.47 ग्राम

1.35 ग्राम न

संदर्भ

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