Materiens & energins oförstörbarhet
Kemiska reaktioner kan se dramatiska ut, men atomer försvinner inte och skapas inte ur ingenting. Samtidigt omvandlas energi mellan olika former. Bevarandelagarna är grunden för både reaktionsformler och kemiska beräkningar.
- Nivå 1
- Nivå 2
Förstå → Se exempel → Träna
Förstå
Atomer omgrupperas
I en kemisk reaktion bryts gamla bindningar och nya bildas. Atomerna finns kvar men kopplas samman på nya sätt. Därför måste samma antal atomer av varje grundämne finnas före och efter reaktionen.
Balanserade reaktionsformler
En reaktionsformel balanseras genom att koefficienter sätts framför formlerna. Man får inte ändra index i en kemisk formel, eftersom det skulle innebära att ett annat ämne beskrivs.
Massans bevarande
I ett slutet system är den totala massan före och efter en kemisk reaktion densamma. Om massan verkar minska i ett öppet system beror det ofta på att en gas har lämnat systemet.
Energi bevaras
Energi kan överföras mellan system och omgivning och omvandlas mellan kemisk, termisk, elektrisk och andra former. Den totala energin bevaras även om den blir mindre användbar för ett visst syfte.
System och omgivning
För att resonera om energi behöver man skilja mellan systemet, alltså det man studerar, och omgivningen. Energi som lämnar systemet tas upp av omgivningen och tvärtom.
Exempel
Exempel: förbränning av metan
- Metan reagerar med syrgas och bildar koldioxid och vatten.
- Den balanserade formeln är CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O.
- Antalet C-, H- och O-atomer är lika på båda sidor.
- Kemisk energi omvandlas och överförs bland annat som värme till omgivningen.
Så gör du
- 1Skriv korrekta kemiska formler för reaktanter och produkter.
- 2Räkna atomer av varje grundämne på båda sidor.
- 3Justera koefficienterna tills antalet stämmer.
- 4Kontrollera eventuell laddningsbalans.
- 5Beskriv sedan hur energi överförs mellan system och omgivning.
Vanliga misstag
Vanligt misstag
Man kan balansera en reaktion genom att ändra index i formlerna.
Bättre
Balansering görs med koefficienter framför hela formeln.
Ändrade index beskriver ett annat ämne.
Vanligt misstag
Massa kan försvinna när en gas bildas.
Bättre
Massan bevaras; gasen kan bara ha lämnat det öppna systemet.
I ett slutet system skulle den totala massan vara oförändrad.
Vanligt misstag
En exoterm reaktion skapar energi.
Bättre
Energi omvandlas och överförs från systemet till omgivningen.
Energin skapas inte.
Fundera
Vilka missförstånd om kemiska reaktioner försvinner när man tänker i termer av atomer i stället för bara synliga ämnen?
Träna
Övning
När kalciumkarbonat upphettas bildas kalciumoxid och koldioxid. Varför kan massan av det fasta ämnet minska utan att lagen om massans bevarande bryts?
Sammanfattning
- Atomer bevaras i kemiska reaktioner och omgrupperas till nya ämnen.
- Reaktionsformler måste balanseras med koefficienter.
- Massan bevaras i ett slutet system.
- Energi bevaras men kan byta form och överföras.
- Systemgränsen avgör hur man beskriver energi- och massflöden.
Relaterade genomgångar
Fortsätt med något som hänger ihop med den här genomgången.
Energiomsättningar vid reaktioner & fasövergångar
Skilj endoterma och exoterma processer och koppla energiförändringar till bindningar och fasövergångar.
Läs genomgångenEntalpi & Gibbs fria energi
Fördjupa energiändringar med entalpi och använd Gibbs fria energi för att bedöma termodynamisk spontanitet.
Läs genomgången