لماذا يتم حفظ الكتلة في التفاعلات الكيميائية؟.. الحفاظ على كتلة الطاقة

لا يتم حفظ الكتلة في التفاعلات الكيميائية.

قانون الحفظ الأساسي للكون هو الحفاظ على كتلة الطاقة.

هذا يعني أن الكتلة الكلية والطاقة قبل التفاعل في نظام مغلق تساوي الكتلة الكلية والطاقة بعد التفاعل.

وفقًا لمعادلة أينشتاين الشهيرة، E = mc2، يمكن تحويل الكتلة إلى طاقة ويمكن تحويل الطاقة إلى كتلة.

هذه ليست عملية غريبة، ولكنها في الواقع تحدث في كل مرة يحدث فيها رد فعل.

لذلك لا يتم الحفاظ على الكتلة أبدًا لأن القليل منها يتحول إلى طاقة (أو القليل من الطاقة يتحول إلى كتلة) في كل تفاعل. لكن يتم الحفاظ على الكتلة + الطاقة دائمًا.

لا يمكن إنشاء الطاقة من لا شيء.

يمكن إنشاؤه فقط عن طريق تدمير الكمية المناسبة من الكتلة وفقًا لـ E = mc2.

بين الكتلة والطاقة، الطاقة هي الخاصية الأساسية.

في الواقع، يعتبر الفيزيائيون المعاصرون الكتلة شكلًا بديلًا للطاقة.

لهذا السبب ، لا يطلقون عليه عادة "قانون الحفاظ على الكتلة / الطاقة" بل يسمونه "قانون الحفاظ على الطاقة" مع الإيحاء بأن هذا البيان يتضمن الكتلة.

في التفاعلات النووية (التغييرات التي تطرأ على نواة الذرات)، هناك طاقة كافية يتم إطلاقها أو امتصاصها بحيث يكون التغيير في الكتلة مهمًا ويجب أن يؤخذ في الاعتبار.

على النقيض من ذلك، فإن التفاعلات الكيميائية (التغييرات في الإلكترونات في الذرات فقط) تطلق أو تمتص القليل جدًا من الطاقة مقارنة بالتفاعلات النووية، لذلك غالبًا ما يكون التغيير في كتلة النظام صغيرًا جدًا بحيث يمكن تجاهله.

كتقريب معقول فقط، غالبًا ما يتحدث الكيميائيون عن الحفاظ على الكتلة واستخدامها لموازنة المعادلات.

لكن بالمعنى الدقيق للكلمة، فإن التغيير في كتلة النظام أثناء تفاعل كيميائي، على الرغم من صغره، لا يصل أبدًا إلى الصفر.

إذا كان التغير في الكتلة صفرًا تمامًا، فلن يكون هناك مصدر للطاقة.

يحب الكيميائيون التحدث عن "الطاقة الكامنة الكيميائية" والتحدث كما لو أن الطاقة المنبعثة في التفاعل تأتي من الطاقة الكامنة.

لكن "الطاقة الكيميائية الكامنة" هي مجرد مصطلح قديم لما نعرفه الآن هو الكتلة.

في الأساس، عندما يقول الكيميائيون "الطاقة الكامنة" فإنهم يقصدون "الكتلة".

لا يوجد دلو من الطاقة الكامنة في الذرة يمكن للتفاعل أن يستمد منه.

هناك كتلة فقط.

إن فقدان (أو اكتساب) الكتلة أثناء جميع التفاعلات، سواء كانت كيميائية أو نووية، أمر مؤكد جيدًا وتم تأكيده تجريبيًا.

هناك أربعة أنواع عامة من التفاعلات الأساسية:

1- تكسر الروابط، التي تمتص الطاقة دائمًا وتزيد الكتلة.

2- تكوين الروابط التي تطلق الطاقة دائمًا وتنقص الكتلة.

3- تحول الروابط الموجودة وهو بالفعل إثارة النظام إلى حالات مختلفة (يمتص الطاقة دائمًا ويزيد الكتلة) وإزالة إثارة النظام إلى حالات مختلفة (يطلق دائمًا الطاقة ويقلل الكتلة).

4- تكوّن الجسيمات (يمتص الطاقة دائمًا ويزيد الكتلة) وإبادة الجزيئات (دائمًا ما يطلق الطاقة ويقلل من الكتلة).

لاحظ أنه عندما يمتص تفاعل كيميائي الطاقة، وبالتالي يكتسب كتلة، فإن الأمر لا يشبه تكوين الإلكترونات.

لا تنتج الكتلة الزائدة عن ظهور جزيئات جديدة.

بدلاً من ذلك، يتم الاحتفاظ بالكتلة الزائدة في النظام ككل.

اعتمادًا على موضع وحالة الجسيمات في نظام بالنسبة لبعضها البعض، يكتسب النظام أو يفقد الكتلة بالإضافة إلى الكتل الفردية للجسيمات.

هذا المفهوم مشابه جدًا للمفهوم الكلاسيكي للطاقة الكامنة، لكننا نعلم الآن أن الطاقة مخزنة بالفعل ككتلة.

إذا قمت بقياس كتلة مليوني ذرة هيدروجين ومليون ذرة أكسجين منفصلة عن بعضها باستخدام معدات حساسة للغاية، ثم قم بقياس كتلة مليون جزيء ماء، فستجد أن هذه الكتل مختلفة.