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INTRODUCCIÓN

 

 

En el siglo XVIII, el químico francés Antoine Lavoisier fue el primero en formular una de las leyes de conservación, la ley de conservación de la materia o masa. Esta ley afirmaba que en una reacción química, la masa total de los reactivos, más los productos de la reacción, permanece constante. El principio se expresó posteriormente en una forma más general, que afirma que la cantidad total de materia en un sistema cerrado permanece constante.

En 1905, Albert Einstein demostró en su teoría de la relatividad especial que la masa y la energía son equivalentes. Como consecuencia, las leyes de conservación de la masa y de la energía se formularon de modo más general como ley de conservación de la energía y masa totales. La ley de conservación de la masa puede considerarse válida en las reacciones químicas (donde los cambios de masa correspondientes a la energía producida o absorbida no son medibles), pero no se cumple en las reacciones nucleares, donde la cantidad de materia que se convierte en energía es mucho mayor.

En cada experiencia en el estudio macroscópico de sustancias debemos basarnos en esta teoría,  por esta razón es una de las leyes que todo químico debe conocer y aplicar en su trabajo.

 

 

 

 

 

 

1. OBJETIVOS

 

 

 

1.1 OBJETIVOS GENERALES

 

El objetivo general de este trabajo es el de realizar la comprobación de  la ley de conservación de la materia.

 

 

 

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 

 

v    Demostrar la ley de conservación de la materia por medio de un experimento sencillo.

 

v    Aplicar la ecuación de Einstein para determinar la cantidad de energía producida a partir de una masa cualquiera.

 

v    Escribir algunas ecuaciones químicas propias de la experiencia a realizar.

 

 

 

2. MARCO TEÓRICO

 

 

Ley de la conservación de la masa

La masa de un sistema permanece invariable cualquiera que sea la transformación que ocurra dentro de él.

Esto es, en términos químicos:

La masa de los cuerpos reaccionantes es igual a la masa de los productos de la reacción.

Esta ley se considera enunciada por Lavoisier, pues si bien era utilizada como hipótesis de trabajo por los químicos anteriores a él se debe a Lavoisier su confirmación y generalización. Un ensayo riguroso de esta ley fue realizado por Landolt en 1893-1908, no encontrándose diferencia alguna en el peso del sistema antes y después de verificarse la reacción, siempre que se controlen todos los reactivos y productos.

COMBUSTIÓN DE CINTA DE MAGNESIO

La ley de la conservación de la materia no es absolutamente exacta. La teoría de la relatividad debida a Einstein ha eliminando él dualismo existente en la física clásica entre la materia ponderable y la energía imponderable. En la física actual, la materia y la energía son de la misma esencia, pues no sólo la energía tiene un peso, y por tanto una masa, sino que la materia es una forma de energía que puede transformarse en otra forma distinta de energía. La energía unida a una masa material es E = mc2 en donde E es la energía, m la masa y c la velocidad de la luz

En una transformación de masa en energía o recíprocamente, la relación entre ambas variaciones es, análogamente,

DE = Dm.c2

La letra griega D (delta) indica variación o incremento (positivo o negativo) de la magnitud a que antecede.

La relación entre masa y energía da lugar a que la ley de la conservación de la materia y la ley de la conservación de la energía no sean leyes independientes, sino que deben reunirse en una ley única de la conservación de la masa-energía.  No obstante, las dos leyes pueden aplicarse separadamente con la sola excepción de los procesos nucleares. Si en una reacción química se desprenden 100000 calorías la masa de los cuerpos reaccionantes disminuye en 4,65 10-9 g, cantidad totalmente inobservable.

 

 

 

3. MATERIALES Y REACTIVOS

 

 

 

v    1 Erlenmeyer de 250 mL con tapón de caucho.

 

v    1 Tubo de ensayo pequeño.

 

v    1 Vaso de precipitado de 250mL.

 

v    1 Probeta graduada de 25 mL.

 

v    1 Pipeta graduada de 10 mL.

 

v    1 Balanza de triple brazo.

 

v    1 Vidrio de reloj.

 

v    1 Espátula metálica

 

v    1 Agitador de vidrio.

 

v    Nitrato de plomo.

 

v    Yoduro de potasio.

 

v    Cromato de potasio.

 

v    Nitrato de plata.

 

 

 

 

4. PROCEDIMIENTO

 

 

Pesar con alto grado de exactitud 0,5g de nitrato de plomo y colocarlos dentro de un matraz erlenmeyer; agregar 10 mL de agua destilada y agitar hasta que el nitrato de plomo (o nitrato de plata) se disuelva totalmente.

Por aparte, pesar 0,5g de yoduro de potasio, colocarlos dentro de un tubo de ensayo pequeño y agregar 3 mL de agua destilada, agitar hasta disolver el yoduro de potasio (o cromato de potasio) y con ayuda de un hilo, mantener el tubo dentro del erlenmeyer.

Cerrar herméticamente el erlenmeyer mediante un tapón de caucho. Todo el conjunto constituye un sistema. Pesar el sistema asegurándose de que el erlenmeyer este totalmente seco por fuera.

Manteniendo el sistema herméticamente cerrado. Inclinar el matraz y el tubo contenido dentro de él con la ayuda del hilo de tal manera que los líquidos se mezclen, cuando la reacción se haya desarrollado completamente, pesar de nuevo todo el sistema y observar si hubo variación en el peso.    

 

 

 

 

 5. RESULTADOS

 

 

Después de pesar con alto grado de exactitud los 0,5g de nitrato de plata AgNO3 y de cromato de potasio K2CrO4, procedimos a hacer las disoluciones con cada uno de ellos y realizamos el montaje:

 

 

Peso de AgNO3 =    0,5 g

Peso de K2CrO4  = 0,5 g

Peso del sistema =  165,1 g

 

 

Al mezclar los dos líquidos observamos la siguiente reacción:

 

                  

 

 

Si balanceamos:

 

 

 

 

 

Después de la reacción el peso del sistema fue:

 

 

Peso del sistema =  165 g

 

 

 

 

6. ANÁLISIS DE RESULTADOS

 

 

Analizando los resultados obtenidos en el laboratorio podemos decir que la ley de la conservación de la materia se aplica muy bien para estudios macroscópicos de las reacciones químicas.

 

Al realizar la pesada del sistema final observamos que era un poco menor  al peso del sistema antes de que se realizara la reacción.

 

La variación entre los pesos de los sistemas inicial-final son una muestra  de que es necesario tener mas en cuenta para las próximas experiencias algunas pautas como tener mas cuidado en la calibración de los instrumentos y ser mas precisos en las mediciones. Es  de anotar la importancia que tienen las cifras significativas pues estas influyen en el porcentaje de error.

 

En conclusión la ley de Lavoisier es considerada como cierta y muy provechosa en el campo científico.

 

 

 

 

7. PREGUNTAS

 

1.     De acuerdo con los resultados de la experiencia. ¿ Se  demuestra la ley de la conservación de la materia?

R/ si se demuestra ya que al realizar la experiencia  comprobamos que  la masa de los cuerpos reaccionantes es igual a la masa de los productos de la reacción, ya observamos que al realizar la pesada del sistema final obtuvimos el mismo valor que al principio.

 

2.   Escriba la ecuación que representa las reacción entre:

a)   El nitrato de plomo y el yoduro de potasio.

b)  El cromato de potasio y el nitrato de plata.

R/

                

 

 

 

 

 

 

3.   Aplicando la ecuación de Einstein que relaciona la materia con la energía, determine la cantidad de energía producida a partir de 1 g de masa.

 

E = mc2

E = 1g *(3 x 108 m/s)2

 

E = 9 x 1016 

 

 

 

 

 

CONCLUSIÓN

 

 

La realización de esta sección de  laboratorio realmente fue muy  interesante ya que en ella se pudo comprobar lo visto en la teoría  a través de la experimentación.

Logramos comprobar experimentalmente como la masa de los cuerpos reaccionantes es igual a la masa de los productos de la reacción.

La práctica de este laboratorio  logro ampliar  nuestros conocimientos pues nos  incito a buscar más información sobre el tema y logramos responder  algunos interrogantes sobre el tema.

 

 

Luis Alfonso Chica Llanes

Estudiante de Química Pura

Universidad de Córdoba

Montería

 

 

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