Gesetz von der Erhaltung der Masse
Du verbrennst ein Holzscheit im Kamin: Von 500 g bleiben nur ein paar Gramm Asche übrig. Und wenn du Stahlwolle verbrennst, wird sie sogar schwerer. Geht dabei Stoff verloren oder entsteht neuer Stoff aus dem Nichts? Am Ende der Seite kannst du das Rätsel lösen.
Das Gesetz
Der Chemiker Antoine de Lavoisier wog Stoffe vor und nach Reaktionen in geschlossenen Gefäßen sehr genau. Das Ergebnis war immer dasselbe.
Als Wortgleichung mit Massen: $m(\text{Edukte}) = m(\text{Produkte})$.
Warum ist das so? Nach dem Atommodell von Dalton bestehen Stoffe aus Atomen (Kugeln). Bei einer Reaktion werden diese Atome nur umgruppiert: Sie lösen sich aus ihren alten Verbindungen und ordnen sich neu an. Es entstehen keine Atome, und es verschwinden keine. Die Anzahl der Atome ist konstant, jedes Atom behält seine Masse, also bleibt auch die Gesamtmasse gleich.
Formuliere das Gesetz von der Erhaltung der Masse in einem Satz.
Formuliere das Gesetz von der Erhaltung der Masse in einem Satz.
Bei einer Reaktion in einem verschlossenen Gefäß reagieren 12 g Kohlenstoff mit 32 g Sauerstoff vollständig. Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen?
Bei einer Reaktion in einem verschlossenen Gefäß reagieren 12 g Kohlenstoff mit 32 g Sauerstoff vollständig. Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen?
Magnesium (4,8 g) verbrennt mit Sauerstoff zu 8,0 g Magnesiumoxid. Wie viel Gramm Sauerstoff wurden gebunden?
Magnesium (4,8 g) verbrennt mit Sauerstoff zu 8,0 g Magnesiumoxid. Wie viel Gramm Sauerstoff wurden gebunden?
Scheinbare Massenänderungen
Auf der Waage sieht es oft so aus, als gelte das Gesetz nicht. Der Grund: Gase sind Stoffe mit Masse, aber man sieht sie nicht und sie entweichen aus einem offenen Gefäß.
| Versuch (offenes Gefäß) | Waage zeigt | Erklärung |
|---|---|---|
| Stahlwolle verbrennt | mehr | Eisen nimmt Sauerstoff aus der Luft auf |
| Holz verbrennt im Kamin | weniger | Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf entweichen |
| Brausetablette löst sich auf | weniger | Kohlenstoffdioxid entweicht |
Eine Stahlwolle (5,0 g) wird auf einer Waage verbrannt. Danach zeigt die Waage 6,4 g an. a) Erkläre die Massenzunahme. b) Wie viel Gramm Sauerstoff wurden aufgenommen?
Eine Stahlwolle (5,0 g) wird auf einer Waage verbrannt. Danach zeigt die Waage 6,4 g an.
- a) Erkläre die Massenzunahme.
- b) Wie viel Gramm Sauerstoff wurden aufgenommen?
Ein Holzscheit (500 g) verbrennt in einem offenen Kamin. Zurück bleiben nur 5 g Asche. a) Erkläre, warum die Masse scheinbar abnimmt. b) Beschreibe, wie man die Masse im…
Ein Holzscheit (500 g) verbrennt in einem offenen Kamin. Zurück bleiben nur 5 g Asche.
- a) Erkläre, warum die Masse scheinbar abnimmt.
- b) Beschreibe, wie man die Masse im Experiment so untersuchen kann, dass sich das Gesetz von der Erhaltung der Masse bestätigt.
Beim Auflösen einer Brausetablette (4,0 g) in 100 g Wasser in einem offenen Becherglas sinkt die Anzeige der Waage um 0,6 g. a) Erkläre, wohin die Masse verschwunden…
Beim Auflösen einer Brausetablette (4,0 g) in 100 g Wasser in einem offenen Becherglas sinkt die Anzeige der Waage um 0,6 g.
- a) Erkläre, wohin die Masse verschwunden ist.
- b) Wie ändert sich die Anzeige, wenn das Gefäß dicht verschlossen ist?
Das Gesetz im Experiment bestätigen
Um das Gesetz zu zeigen, muss das System geschlossen sein: Kein Gas darf hinein oder hinaus. Beispiel: Man erhitzt Stahlwolle oder Kupferblech in einem Kolben, der mit einem Stopfen oder einem Luftballon dicht verschlossen ist, und wiegt den ganzen Kolben vor und nach der Reaktion.
Beim Erhitzen von 12,4 g Kupfercarbonat in einem offenen Reagenzglas bleiben 8,0 g Kupferoxid zurück. Berechne die Masse des entstandenen Gases und erkläre, warum man es…
Beim Erhitzen von 12,4 g Kupfercarbonat in einem offenen Reagenzglas bleiben 8,0 g Kupferoxid zurück. Berechne die Masse des entstandenen Gases und erkläre, warum man es auf der Waage nicht erfasst. Wie müsste der Versuch aufgebaut sein, um die Massenerhaltung zu zeigen?
Ein Schüler behauptet: „Beim Verbrennen von Kerzenwachs verschwindet Stoff, weil die Kerze kleiner wird.“ a) Widerlege die Aussage mit dem Atommodell. b) Entwirf einen…
Ein Schüler behauptet: „Beim Verbrennen von Kerzenwachs verschwindet Stoff, weil die Kerze kleiner wird.“
- a) Widerlege die Aussage mit dem Atommodell.
- b) Entwirf einen Versuch, mit dem man die Massenerhaltung bei einer brennenden Kerze nachweisen könnte.
Feste Massenverhältnisse und Überschuss
Eisen und Schwefel reagieren immer in demselben Massenverhältnis. Aus 7,0 g Eisen und 4,0 g Schwefel entstehen genau 11,0 g Eisensulfid. Nimmt man mehr Schwefel, reagiert nur die passende Menge. Der Rest bleibt unverändert übrig.
Bei der Reaktion von Eisen mit Schwefel entstehen aus 7,0 g Eisen und 4,0 g Schwefel vollständig 11,0 g Eisensulfid. Ein Ansatz mit 7,0 g Eisen und 6,0 g Schwefel…
Bei der Reaktion von Eisen mit Schwefel entstehen aus 7,0 g Eisen und 4,0 g Schwefel vollständig 11,0 g Eisensulfid. Ein Ansatz mit 7,0 g Eisen und 6,0 g Schwefel liefert ebenfalls 11,0 g.
- a) Erkläre das Ergebnis des zweiten Ansatzes.
- b) Wie viel Schwefel bleibt übrig?
- c) Begründe, warum die Gesamtmasse trotzdem erhalten bleibt.
Auf einen Blick
Vorhin hast du dich gefragt, wo das Holz geblieben ist: Es ist als Gas mit der Luft entwichen, und seine Masse ist nicht verschwunden.
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Gesetz: In einem geschlossenen System ist $m(\text{Edukte}) = m(\text{Produkte})$.
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Grund: Die Atome werden nur umgruppiert, ihre Anzahl und Masse bleiben gleich.
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Im offenen Gefäß ändert sich die Anzeige, wenn Gase entweichen (Masse sinkt) oder aus der Luft aufgenommen werden (Masse steigt).
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Zum Nachweis: Gefäß dicht verschließen und das ganze System wiegen.
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Übrig gebliebene Edukte gehören zur Gesamtmasse.