La llei de conservació de la matèria estableix que:
"En una reacció química, la massa total dels reactius és igual a la massa total dels productes."
Això vol dir que els àtoms no desapareixen ni es creen, simplement es reorganitzen per formar noves substàncies.
Reaccions com:
H₂ + Cl₂ → 2HCl
2H₂ + O₂ → 2H₂O
Es mesuren les masses dels reactius i dels productes.
Resultat: massa inicial = massa final
Si s'utilitzen gasos, els volums poden no coincidir amb les masses.
Per això cal distingir entre conservació de la massa i conservació del volum.
Es poden utilitzar models com:
Models amb boletes (tipus LEGO)
Animacions moleculars
Mateix nombre d'àtoms abans i després.
Reordenament dels enllaços químics.
Una equació química ajustada reflecteix la conservació de la massa.
Exemple: 2H₂ + O₂ → 2H₂O
4 àtoms d'H a cada banda
2 àtoms d'O a cada banda
Completa les següents reaccions i ajusta-les per tal que compleixin la llei de conservació de la massa:
a) ___ H₂ + ___ O₂ → ___ H₂O
b) ___ Mg + ___ O₂ → ___ MgO
c) ___ Na + ___ Cl₂ → ___ NaCl
d) ___ Fe + ___ O₂ → ___ Fe₂O₃
e) ___ Ca + ___ H₂O → ___ Ca(OH)₂ + ___ H₂
Representa el model següent amb boletes:
2 molècules de H₂ i 1 molècula d’O₂ reaccionen per formar H₂O.
Dibuixa quantes molècules d’aigua es formen.
Quants àtoms hi ha abans i després?
Es conserva la matèria?
Pregunta: Per què és important que les equacions químiques estiguin ajustades? Què passaria si no ho estiguessin?
Resposta (mínim 4 línies).
A partir de la llei de conservació de la massa, calcula la massa que falta en aquestes reaccions. Recorda: Massa reactius = Massa productes
a) Reacció: Zn + HCl → ZnCl₂ + H₂
Dades:
Massa de Zn: 13 g
Massa de HCl: 14 g
Massa de productes formada: 26 g
→ Quina massa d’hidrogen (H₂) s’ha format?
b) Reacció: Fe + S → FeS
Dades:
Massa total de reactius: 20 g
Massa de sofre: 8 g
→ Quina era la massa del ferro utilitzat?
c) Reacció: CaCO₃ → CaO + CO₂
Dades:
Massa de carbonat càlcic: 50 g
Massa d’òxid de calci: 28 g
→ Quina massa de diòxid de carboni s’ha alliberat?
La llei de conservació és fonamental per entendre qualsevol reacció química.
Ens permet fer càlculs estequiomètrics (mols, masses, proporcions).
Ajuda a interpretar fenòmens quotidians (combustions, coccions, reaccions àcid-base...)
Bloc: El canvi
Saber clau: Ús de l'equació química i lleis de reaccions
Competència específica: CE1
Criteris d'avaluació:
Ajustar equacions químiques
Aplicar lleis ponderals en problemes
Reactiu: substància que participa en una reacció.
Producte: substància que es forma en una reacció.
Equació ajustada: equació amb igual nombre d'àtoms a banda i banda.
Llei ponderal: regla basada en la mesura de les masses.
Qui va proposar per primer cop aquesta llei? [Antoine Lavoisier]
Quina relació hi ha amb la teoria atòmica?
Quins experiments es poden fer a l'aula per comprovar-la?
Canvi físic: no es formen substàncies noves; sovint reversible. Pistes: canvi d’estat, trencar, dissoldre (sense reacció).
Exemples-model: fondre gel, evaporació de l’aigua, triturar sal.
Canvi químic (reacció química): apareixen substàncies noves; sovint irreversible. Pistes: gas, precipitat, canvi de color/olor, energia.
Exemples-model: oxidació del ferro (rovell), combustió del paper, vinagre + bicarbonat.
Indica per a cada cas: evidència observada → conclusió (físic / químic).
Completem i apliquem la llei de conservació de la massa (mateix nº d’àtoms a cada costat):
a) 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O
b) 2 Mg + O₂ → 2 MgO
c) 2 Na + Cl₂ → 2 NaCl
d) 4 Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃
e) Ca + 2 H₂O → Ca(OH)₂ + H₂
Comprovació ràpida (ex. d): Esquerra: Fe 4, O 6; Dreta: Fe 4 (2×2), O 6 (2×3).
Enunciat: 2 molècules de H₂ i 1 molècula d’O₂ reaccionen per formar H₂O.
Equació ajustada del cas: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O
Quantes molècules d’aigua es formen? → 2 molècules de H₂O
Comptatge d’àtoms
Abans: H: 2×2 = 4 àtoms de H; O: 2 = 2 àtoms d’O
Després: 2 H₂O → H: 2×2 = 4; O: 2×1 = 2
Es conserva la matèria? → Sí, el nombre d’àtoms de cada element és el mateix abans i després.
És important ajustar les equacions perquè respecten la conservació de la massa: els àtoms no desapareixen ni apareixen del no-res, només es reorganitzen. Si una equació no està ajustada, les quantitats calculades (moles, masses, volums) seran errònies, i també les proporcions estequiomètriques de reactius i productes. Això pot fer que sobrin reactius, que faltin productes o que les prediccions experimentals no coincideixin amb la realitat del laboratori.
Recordatori clau: massa reactius = massa productes
a) Zn + 2 HCl → ZnCl₂ + H₂
Reactius: 13 g (Zn) + 14 g (HCl) = 27 g
Productes: donen 26 g (de la barreja indicada) + m(H₂)
m(H₂) = 27 g − 26 g = 1 g
b) Fe + S → FeS
Massa total reactius: 20 g = m(Fe) + 8 g (S)
m(Fe) = 20 g − 8 g = 12 g
c) CaCO₃ → CaO + CO₂
Reactiu: 50 g (CaCO₃) = m(CaO) + m(CO₂)
m(CaO) = 28 g → m(CO₂) = 50 g − 28 g = 22 g