3. Газовые законы (стехиометрические):

5) Авогадро и основные следствия из него;

6) объемных отношений – «химический» закон Гей-Люссака);

7) Бойля-Мариотта и 2 следствия из него;

8) Гей-Люссака;

9) Шарля;

10) Клапейрона – Менделеева – основной (объединенный) закон

идеального газового состояния;

11) Дальтона – парциальных давлений.

Самостоятельная работа:

1. Дальтониды и бертоллиды.

2. Молекулярно-кинетическая теория газов (МКТ) и выводы из нее.

2. Варианты форм Периодической Системы.

К основным стехиометрическим законам химии

1. Закон постоянства состава химических соединений (Ж.-Л.Пруст, 1808):

Каждое химически чистое соединение молекулярного строения всегда имеет один и тот же постоянный состав, независимо от способа его получения и места нахождения.

Например, вода, полученная в различных химических реакциях и взятая из разных мест и источников, имеет один и тот же качественный (элементный) и количественный состав, выражаемый единой молекулярной формулой, Н₂О:

и .

Согласно закону постоянства состава индексы в молекулярной формуле вещества, определяющие количества атомов химических элементов, входящих в состав молекулы, всегда постоянны и целочисленны. Подчеркиваем, что этот закон относится только к молекулярным соединениям (дальтонидам).

Исследования в области физики твердого тела и теории реальных кристаллов показывают, что существует много веществ кристаллической структуры с переменным составом. Например, оксид титана в зависимости от давления кислорода может иметь состав от TiO_0,5 до TiO_1,35. Такие соединения были названы бертоллидами в отличие от дальтонидов, в которых закон постоянства состава соблюдается. Соединения с нарушенным стехиометрическим составом, как правило, обладают полупроводниковыми свойствами. Например, Cu₂O_0,9 – является полупроводником с n–типом проводимости.

Количественный состав и свойства бертоллидов, соединений с нарушенным стехиометрическим составом, зависят от способа и условий их получения (давление, температура, состав реакционной системы).

2. Закон эквивалентов (И. Рихтер, 1773):

Вещества взаимодействуют между собой и образуются в эквивалентных количествах, т.е. пропорциональных их эквивалентам; при этом массы вступающих в реакцию веществ относятся друг к другу как их эквивалентные массы, т.е.: m(1)/m(2) = М_Э(1)/М_Э(2)

Таким образом, зная массу одного из вступивших в реакцию веществ, можно определить массу другого прореагировавшего вещества, предварительно рассчитав эквивалентные массы обоих веществ.

Для химических реакций с участием газообразных веществ (в условиях, близких к нормальным) закон эквивалентов формулируют несколько иначе:

Отношения масс и молярных эквивалентных масс газообразных веществ пропорциональны отношениям их объемов (V) и молярных эквивалентных объемов (V_Э), т.е.: m(1)/m(2) = М_Э(1)/М_Э(2) = V(1)/V(2) = V_Э(1)/V_Э(2). ___________________________________________________________________

Для понимания закона эквивалентов необходимо ввести основополагающие термины и понятия, позволяющие использовать его.

1. Эквивалент вещества (или элемента в химическом соединении)- это:

а) такое его количество (моль), которое способно взаимодействовать с одним эквивалентом (1 моль атомов) водорода в кислотно-основных, ионообменных реакциях или с одним эквивалентом (1моль) электронов в окислительно-восстановительных реакциях.

(Это определение эквивалента имеет больший физический смысл, чем следующее, известное (предложенное ИЮПАК), не противореча ему)

б) эквивалент – это условная или реальная частица, способная присоединять, замещать или каким-либо иным образом взаимодействовать с одним атомом водорода в кислотно-основных (ионообменных) реакциях или с одним электроном в окислительно-восстановительных реакциях.

2. В общем случае эквивалент (Э) любого вещества Х (элемента Х) определяют как Э(Х) = 1моль(Х)/ п_Э (Х), где п_Э — число эквивалентов, иначе, число молей эквивалентов, содержащихся в одном моле вещества (или атомов элемента).

Величина, обратная числу эквивалентов) — фактор эквивалентности f_Э этого вещества (элемента): f_Э = 1/п_Э.

Фактор эквивалентности показывает, какую часть моля вещества (атомов элемента) составляет один эквивалент его.

Таким образом, эквивалент вещества (химического элемента) всегда меньше или равен 1 моль: Э(Х) ≤ 1 моль

3. Важно отметить, что п_Э, число эквивалентов (а значит, и Э, эквивалент) в химическом соединении, определяют различно для вещества (химического

соединения) в целом и какого-либо отдельного элемента в данном химическом соединении:

п_Э (вещества, химического соединения) = n.k,

п_Э (химического элемента) = n,

где n — валентность (степень окисленности) какого-либо химического элемента в данном соединении, k – количество (число) его атомов.

4. В сложном соединпении (состоящем из двух и более элементов) число эквивалентов, а значит, и эквивалент его, и фактор эквивалентности определяют по отношению к какому-либо одному химическому элементу или иону, способному вступать в реакцию,- любому в составе соединения:

п_Э (Мп₂О₇) = п(Мп). К(Мп) = п(О) . к(О) = 7. 2 = 14 эквивалентов, Э;

Э (Мп₂О₇) = 1 моль/п_Э = 1/14, моль; f_Э = 1/14 часть моля Мп₂О₇;

п_Э (СаСО₃) = п(Са). к(Са) = п(СО₃^2-). к(СО₃^2-) =2.1 = 2Э,

Э(СаСО₃) = 1 моль/п_Э = ½, моль; f_Э = ½ часть моля СаСО₃.

5. Для одновалентных элементов в химическом соединении значения чисел эквивалентов (п_Э) вещества и химического элемента и, соответственно, их эквиваленты (и факторы эквивалентности) — совпадают, одинаковы. Для многовалентных (двух- и более-валентных) химических элементов число эквивалентов п_Э (вещества, элемента) больше значения их эквивалента Э (и фактора эквивалентности ) и равно числу, обратному их фактору эквивалентности f_Э.

Например: а) в соединении HCl эквивалент хлора Э_Cl = 1 моль и эквивалент хлороводорода Э(HCl) = 1 моль, число эквивалентов и фактор эквивалентности: п_Э(Cl, HCl) = 1эквивалент (Э), f_Э(Cl, HCl) = 1;

б) в соединении Н₂О эквивалент водорода Э (Н) = 1 моль и п_Э(Н) = 1 Э, f_Э(Н) = 1, а эквивалент кислорода Э(О) =  моль и эквивалент воды Э(Н₂О) = 1/2 моль, f_Э (О,Н₂О) = ½; п_Э (О,Н₂О) = 2 эквивалента (Э);

в) в соединении Al₂О₃ эквивалент оксида алюминия Э(Al₂О₃) = 1/6 моль, фактор эквивалентности f_Э (Al₂О₃) = 1/6, а число эквивалентов п_Э (Al₂О₃) = 6 Э; эквивалент алюминия Э(Al) = 1/3 моль, f_Э (Al) = 1/3, а п_Э (Al) = 3 Э.

6. При решении задач чаще всего используют понятие молярная эквивалентная масса (или кратко - эквивалентная масса) — это масса 1 моль эквивалентов вещества или атомов какого-либо элемента в химическом соединении, в граммах (М_Э, г/моль): М_Э= МЭ = М/ п_Э, = М. f_Э,

где М – молярная масса вещества (химического элемента), г/моль; Э – его эквивалент, моль; п_Э — число эквиалентов, f_Э — фактор эквивалентности.