Conservación de la masa

La ley de conservación de la masa o ley de conservación de la materia o ley de Lomonósov-Lavoisier es una de las leyes fundamentales en todas las ciencia. Fue enunciada independientemente por Mijaíl Lomonósov en 1745 y por Antoine Lavoisier en 1785. Se puede resumir como “En una reacción química ordinaria la masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos”.

Retrato de Lavoisier
Retrato de Antoine Lavoisier, uno de los padres de la ley de conservación de la masa

Esta ley fue posteriormente enmendada por Einstein en la ley de conservación de la masa-energía, que describe el hecho de que la masa y la energía totales en un sistema permanecen constantes. Esta enmienda incorpora el hecho de que la masa y la energía pueden ser convertidas de una a otra. Sin embargo, la ley de conservación de la masa sigue siendo un concepto útil en química, ya que la energía producida o consumida en una reacción química típica representa una cantidad diminuta de masa.

Por lo tanto, podemos visualizar las reacciones químicas como una reorganización de átomos y enlaces, mientras que el número de átomos involucrados en una reacción permanece inalterado. Esta suposición nos permite representar una reacción química como una ecuación equilibrada, en la que el número de moles de cualquier elemento involucrado es el mismo en ambos lados de la ecuación. Una aplicación útil adicional de esta ley es la determinación de las masas de los reactivos y productos gaseosos. Si se conocen las sumas de los reactivos y productos sólidos o líquidos, cualquier masa restante puede asignarse al gas.

Materiales

  • Embudo de vidrio
  • Erlenmeyer
  • Vaso de precipitado de 250 mL
  • Pipetas aforadas de 10 mL
  • Probeta de 100 mL
  • Pipeta graduada de 10 mL
  • Balanza
  • Estufa

Reactivos

  • Solución de hidróxido de sodio 6 M
  • Solución de ácido sulfúrico 3M
  • Solución de nitrato de cobre 1M
  • Zinc
  • Alcohol
  • Acetona

Procedimiento

  1. Pese un vaso de precipitado de 250 mL, el cual debe estar limpio y seco, registre el peso.
  2. Mida con la mayor precisión y exactitud 10 mL de la disolución problema de nitrato de cobre, y colóquelos en el vaso de precipitado de 250 mL previamente pesado.
Solución de nitrato de cobre, punto de inicio de la práctica de conservación de la masa
Solución de nitrato de cobre, punto de inicio de la práctica de conservación de la masa
  1. Añada aproximadamente 90 mL de agua y 5 mL de solución de hidróxido de sodio 6 M.
  2. Permita que el precipitado formado se asiente y observe el color de la disolución. Si todavía muestra color, continúe agregando hidróxido hasta que la precipitación sea completa. Registre el volumen utilizado de base.
  3. Caliente la muestra en el vaso de precipitado hasta observar un cambio completo de color.
  4. Filtre y lave el precipitado tres veces con 10 mL de agua destilada.
  5. Añada sobre el papel filtro acido sulfúrico 3 M hasta que todo el precipitado reaccione y se disuelva. Reciba el filtrado en un vaso de precipitados limpio. Registre el volumen de ácido sulfúrico utilizado.
  6. Finalmente, añada a la disolución una o dos granallas de zinc previamente pesadas y permita que la reacción se complete. Si la disolución sigue presentando color, añada un poco más de zinc. Registre la cantidad de zinc utilizada.
Reacción entre sulfato de cobre (II) y zinc metálico
Reacción entre sulfato de cobre (II) y zinc metálico, una de las reacciones empladas para el estudio de la ley de conservación de la masa
  1. Filtre sobre un papel o embudo de filtro poroso previamente tarado; el cobre obtenido lávelo varias veces con agua destilada y finalmente con 5 mL de una mezcla de alcohol y acetona.
  2. Seque en la estufa el cobre obtenido hasta que se registre una masa constante. Registre la masa de cobre obtenida.
  3. Repita el procedimiento por lo menos tres veces.

Cálculos ley de conservación de la masa

Complete las siguientes ecuaciones químicas

Reacciones químicas empleadas en el estudio de la ley de la conservación de la masa

Empleando las ecuaciones químicas debidamente completadas y balanceadas, y tomando como punto de partida la masa de cobre promedio obtenida al final de la práctica, calcular la cantidad de reactivos necesarios en cada etapa de reacción. Comparar con los valores empleados en la practica y calcular el rendimiento de cada reacción.

Tomando como punto de partida el supuesto de 0.1 gramos de cobre inicial, calcular la cantidad de reactivos necesarios para llevar a cabo todas las reacciones estudiadas en el laboratorio tomando un rendimiento de 100% y de 85% para todas las reacciones.

Después del experimento

Consultar en literatura el rendimiento aproximado reportado para las reacciones llevadas a cabo en el laboratorio.

Proponga otra serie de reacciones con el cual se pueda estudiar la conservación de la masa en las reacciones químicas

Recomendaciones de seguridad

En todo momento se deben utilizar los elementos de seguridad básicos en el laboratorio de química (bata de laboratorio, guantes, gafas de seguridad y demás que sean exigidos por las normas internas, locales o nacionales. Los residuos generados por la práctica deben ser dispuestos de manera adecuada según las normas de laboratorio y las normas locales y nacionales respectivas.

Para más información The Law of Conservation of Mass | Introduction to Chemistry