Ley de la conservación de la materia
Antes de comenzar con la descripción de la ley de conservación de la materia, parece pertinente definir el término materia.
Se le llama materia a todo aquello que ocupa un lugar en el espacio. En la mayoría de los casos, la materia se puede percibir o medir mediantes distintos métodos.
La descripción de materia dada por la física moderna, incluye cualquier entidad, campo o discontinuidad que se traduce en un fenómeno perceptible que tiene continuidad a través del espacio tiempo, su velocidad es igual o menor a la velocidad de la luz, y se le puede asociar una cierta energía.
Hoy en día se conoce que todas las materias tienen energía, pero no todas tienen masa.
La materia másica está formada por moléculas, átomos y partículas subatómicas.
Ejemplos de materia no másica serían los fotones que forman la luz, la radiación electromagnética, entre otros.
Ley de la conservación de la materia
En el año 1745, Mijaíl Lomonosov enunció la ley de de conservación de la materia de la siguiente manera: En una reacción química ordinaria donde la masa permanece invariable, es decir, la masa presente en los reactivos es igual a la masa presente en los productos. En el mismo año, y de manera independiente, el químico Antoine Lavoisier propone que » la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma». Es por esto que muchas veces la ley de conservación de la materia es conocida como ley de Lavoisier-Lomonosov.
Estos científicos se referían a la materia másica. Más adelante se observó que en algunas reacciones nucleares existe una pequeña variación de masa. Sin embargo, esta variación se explica con la teoría de la relatividad de Einstein, que propone una equivalencia entre masa y energía. De esta manera, la variación de masa en algunas reacciones nucleares estaría complementada por una variación de energía, en el sentido contrario, de manera que si se observa una disminución de la masa, es que ésta se transformó en energía, y si la masa aumenta, es que la energía se transformó en masa.
Teniendo es cuenta la ley de conservación de la materia, cuando escribimos una ecuación química, debemos ajustarla de manera que cumpla con esta ley. El número de átomos en los reactivos debe ser igual al número de átomos en los productos. El ajuste de la ecuación se logra colocando índices estequiométricos delante de cada molécula. El índice estequiométrico es un número multiplica a los átomos de la sustancia delante de la cual está colocado.
Tomemos por ejemplo la reacción química de formación de amoníaco a partir de nitrógeno e hidrógeno.
N2 + H2 ————-> NH3
Observamos que en los reactivos hay dos átomos de nitrógeno y dos átomos de hidrógeno, mientras que en los productos hay sólo un átomo de nitrógeno y tres de hidrógeno. Para que la ecuación química cumpla con la ley de conservación de la materia, tenemos que agregar coeficientes estequiométricos, de la siguiente manera:
N2 + 3H2 ————-> 2NH3
Así logramos que el número de átomos sea el mismo en ambos lados de la ecuación. Estos significa que dos átomos o dos moles de nitrógeno reaccionarán con tres átomos o moles de hidrógeno para formar dos átomos o moles de amoníaco. Cuando el coeficiente estequiométrico es uno, no se escribe.