Основные законы химии

Раздел химии, рассматривающий массовые и объемные отношения между реагирующими веществами, называется стехиометрией. Основу стехиометрии составляют стехиометрические законы: сохранения массы веществ, постоянства состава, эквивалентов, кратных отношений, объемных отношений, Авогадро. Рассмотрим некоторые из них.

6. Закон сохранения массы веществ.

Впервые закон сохранения массы веществ был высказан и экспериментально обоснован М.В.Ломоносовым в 1756 году. В настоящее время он формулируется так: масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.

С точки зрения атомно-молекулярного учения суть закона сохранения массы веществ заключается в том, что в химических реакциях атомы не исчезают и не возникают из ничего, их число остается неизменным до и после реакции. Поэтому атомы имеют постоянную массу и их число в результате реакции не изменяется, а происходит только перегруппировка атомов, то масса веществ до и после реакции остается постоянной.

М.В.Ломоносов связывал закон сохранения массы веществсзаконом сохранения энергии:

в изолированной системе сумма масс и энергий постоянна.

Взаимосвязь массы и энергии выражается уравнением А.Эйнштейна:

Е = m c²,

где Е – энергия,

m – масса,

c – скорость света в вакууме.

Это соотношение выражает эквивалентность массы и энергии любого объекта, но это не значит, что вещество и энергия тождественны и взаимопревращаемы.

На основании закона сохранения массы вещества уравниваются уравнения реакций.

7. Закон постоянства состава.

Согласно этому закону каждое химически чистое соединение всегда имеет один и тот же количественный состав независимо от способа его получения. Этот закон появился в результате длительного (1801-1808) спора французских химиков Ж.Пруста, считавшего, что отношения между элементами, образующими соединения, должны быть постоянными, и К.Бертолле, который считал, что состав химических соединений является переменным. В результате тщательной экспериментальной проверки восторжествовала точка зрения Пруста, считавшего состав соединений постоянным. Закон постоянства состава сыграл важную роль в развитии химии и до сих пор сохранил свое значение, однако выяснилось, что не все соединения имеют постоянный состав. В 1912-1913 гг Н.С. Курнаков установил, что существуют соединения переменного состава, которые он предложил назвать бертоллидами. К бертоллидам относятся многие кристаллические соединения: оксиды, карбиды, нитриды, фосфиды и т.д. Например, в зависимости от способа получения состав оксида титана может изменяться от ТiO_0,6 до TiO_1,33. Соединения постоянного состава по предложению Н.С.Курнакова называют дальтонидами. К дальтонидам относятся газообразные, жидкие и часть твердых веществ, имеющих молекулярное строение, т.е. состоящих из молекул. В состав молекул входит лишь целое и притом постоянное количество атомов. Число атомов в молекуле выражается целочисленными индексами в химических формулах, например, и т.п. Отношение между массами элементов в соединениях постоянного состава всегда постоянно, т.к. атомы обладают определенной массой.