Ley de conservación de la masa

Autora: MSc. Niurka Ramos Herrera

diapositiva8.jpgleyAl calentar cobre en polvo en un tubo de ensayos cerrado, se observa que al cabo de un tiempo este metal se cubre de una capa de color negro. El cobre ha reaccionado con el dioxígeno del aire que estaba contenido e el tubo de ensayos y se forma una nueva sustancia, el óxido de cobre (II). Al determinar la masa del tubo de ensayos y de las sustancias contenidas en él, antes y después de la reacción, se puede comprobar que la masa no varía. Esto se puede observar en muchos experimentos con estas características y es lo que ha permitido descubrir y enunciar la ley de conservación de la masa que plantea que en una reacción química la suma de las masas de todas las sustancias que reaccionan es igual a la suma de todas las masas de las sustancias que se forman. Esto se debe a que el número de átomos de cada elemento químico y sus correspondientes masas son iguales antes y después de la reacción.
En física las leyes de conservación son aquellas que afirman que en un sistema cerrado que experimenta un proceso físico, determinadas cantidades medibles permanecen constantes. Muchos consideran las leyes de conservación como las leyes físicas más importantes. En el siglo XVIII, el químico francés Antoine Lavoisier fue el primero en formular una de estas leyes, la ley de conservación de la materia o masa. Esta afirmaba que en una reacción química, la masa total de los reaccionantes, 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. Hacia principios del siglo XIX, los científicos ya se habían dado cuenta de que la energía aparece bajo distintas formas como energía cinética, energía potencial o energía térmica, y sabían que puede convertirse de una forma a otra.
Como consecuencia de estas observaciones, los científicos alemanes Hermann von Helmholtz y Julius Robert von Mayer y el físico británico James Prescott Joule formularon la ley de conservación de la energía. Esta ley, la cual afirma que la suma de las energías cinética, potencial y térmica en un sistema cerrado permanece constante, se conoce en la actualidad como primer principio de la termodinámica. En la mecánica clásica, las leyes fundamentales son las de conservación del momento lineal y del momento angular. Otra ley de conservación importante es la ley de conservación de la carga eléctrica. 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 son medibles), pero no se cumple en las reacciones nucleares, donde la cantidad de materia que se convierte en energía es mucho mayor.

La combustión, uno de los grandes problemas de la química del siglo XVIII, despertó el interés de Lavoisier porque este trabajaba en un ensayo sobre la mejoría de las técnicas del alumbrado público de París. Comprobó que al calentar metales como el estaño y el plomo en recipientes cerrados con una cantidad limitada de aire, estos se recubrían con una capa de óxido hasta un momento determinado. Si se masaba el conjunto (metal, óxido, aire, etc.) después del calentamiento, el resultado era igual al
diapositiva9.jpgcons de masar antes de comenzar el proceso. Si el metal había ganado peso al oxidarse, era evidente que algo del recipiente debía haber perdido la misma cantidad de masa. Ese algo era el aire. Por tanto, Lavoisier demostró que la oxidación de un metal no era el resultado de la pérdida del misterioso flogisto, sino la ganancia de algo muy material: una parte de aire. La experiencia anterior y otras más realizadas por Lavoisier pusieron de manifiesto que si tenemos en cuenta todas las sustancias que forman parte en una reacción química y todos los productos formados, nunca varía la masa.

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