Количественные законы химии
В химических реакциях одно или несколько веществ изменяют свой химический состав, образуя одно или несколько новых веществ. Вещества, подвергающиеся превращению, называются реагентами, а вновь образующиеся вещества называются продуктами. Эти определения позволяют записать любую химическую реакцию схематическим образом:
Реагенты = Продукты
Состав химических соединений и изменения их состава, происходящие в результате химических реакций, подчиняются четырем важнейшим законам. Они называются количественными законами химии.
Закон сохранения материи (Лавуазье, 1774 г.) *. Согласно этому закону, в химических реакциях не может происходить возникновения или исчезновения материи. Например, если 4 г водорода сгорают в кислороде с образованием 36 г воды, то следует заключить, что в этой реакции принимают участие 32 г кислорода.
Химическое уравнение: 2H2 (газ) + O2 (газ) ъ= 2H2O (газ) Соединяющиеся массы: 4 г + 32 г = 36 г
Закон постоянства состава, или постоянных отношений (Пруст, 1797 г.). Согласно этому закону, каждое чистое соединение всегда состоит из одних и тех же элементов, связанных между собой в одинаковом весовом отношении. На этом законе основано приведенное выше определение соединения.
Закон кратных отношений (Дальтон, 1803 г.). Этот закон гласит, что если какие-либо два элемента, А и В, могут связываться между собой, образуя несколько разных соединений, то весовые (массовые) количества элемента А, которые связываются с постоянным весовым количеством элемента В, пропорциональны небольшим целым числам. Например, поскольку Ar(H) = 1 и Ar(0) = 16, то весовое отношение Н:0 для воды (H2O) равно 2: 16, а весовое отношение Н:0 для перекиси (пероксида) водорода (H2O2) равно 2:32, или 1:16. Следовательно, весовое отношение водорода, связанного с постоянным весовым количеством кислорода (скажем, 16 г) в воде и в пероксиде водорода, равно 2:1.
Закон эквивалентных отношений (Рихтер, 1792 г.). Этот закон гласит, что весовые количества двух или нескольких веществ, которые порознь вступают в химические реакции с постоянным весовым количеством третьего вещества, совпадают с весовыми количествами двух первых веществ в их реакции друг с другом или являются простыми кратными этих количеств. Рассмотрим, например, две следующие реакции:
Химическое уравнение: 2H2 (газ) + O2 (газ) = 2H2O (газ) Соединяющиеся массы: 4 г + 32 г = 36 г
Химическое уравнение: С (тв.) + O2 (газ) = CO2 (газ) Соединяющиеся массы: 12г +32 г =44г
Располагая этими данными и пользуясь законом эквивалентных отношений, можно предсказать, что углерод и водород должны соединяться в весовом отношении 12:4. Таково в действительности весовое отношение углерода и водорода в метане (CH4).
Оглавление: