Legea de compoziție constantă a substanței. Legile de conservare în chimie

Chimia face parte din categoria științelor exacte, și, în plus față de matematică și fizică stabilește legile existenței și dezvoltării materiei constând din atomi și molecule. Toate procesele care au loc în organismele vii, iar printre obiectele naturii neînsuflețite, aceasta se bazează pe fenomenul de conversie a masei și a energiei. Legea de compoziție constantă a materiei, care va fi dedicat studiului acestui articol, se află în centrul proceselor din lume anorganice si organice.

Doctrina atomo-molecular

Pentru a înțelege legile care guvernează realitatea materială, trebuie să aveți o idee despre ceea ce se face. Potrivit marelui om de știință rus M. V. Lomonosova „în întuneric trebuie să respecte fizică și, în special, chimiști, nu cunoaște structura internă a particulelor.“ El a fost cel care, în 1741, la început, teoretic, a confirmat mai târziu, de experiență, a descoperit legile chimiei, sunt baza pentru studiul de viață și a materiei nonliving, și anume: Toate substanțele sunt compuse din atomi, molecule capabile să formeze. Toate aceste particule sunt în continuă mișcare.

Deschiderea și J. eroare. Dalton

50 de ani mai târziu, Lomonosov a început să se dezvolte ideea unui om de știință englez John. Dalton. Oamenii de știință vor realiza cele mai importante calcule pentru a determina masele atomice ale elementelor chimice. Aceasta a servit ca o dovadă principală a acestor ipoteze: greutatea moleculei și substanța poate fi calculată din greutatea atomică a particulelor în compoziția sa. După cum Lomonosov și Dalton credea că, indiferent de metoda de preparare, compușii moleculei vor avea întotdeauna compoziția calitativă și cantitativă invariabilă. Inițial, aceasta este legea constanței compoziției materiei a fost formulată în așa fel. Recunoscând contribuția extraordinară a științei Dalton, nu se poate ascunde eroarea enervant: negarea structurii moleculare a substanțelor simple, cum ar fi oxigen, azot, hidrogen. Oamenii de știință cred că molecula are doar complicate produse chimice. Având în vedere prestigiul enorm în comunitatea științifică a Dalton, delirul lui a influențat negativ dezvoltarea chimiei.

Ca atomi și molecule cantarite

Descoperirea unui astfel de postulat chimice, legea constanței compoziției materiei, a fost posibilă datorită conceptului de conservare a substanțelor în masă, nereacționat și formate ulterior. Mai mult Dalton măsurarea masa atomică realizată I. precizie Berzelius a tabelului greutăți atomice ale elementelor chimice și a ofertei avansate desemnarea lor ca litere latine. In prezent , greutatea atomilor și moleculelor este determinat folosind un nanotub de carbon. Rezultatele obținute în aceste studii confirmă legile existente ale chimiei. Anterior, cercetatorii au folosit un astfel de instrument ca un spectrometru de masă, dar o tehnică complicată a fost cântărită într-un spectrometria serios dezavantaj.

De ce este atât de important este legea conservării masei de substanță

Formulat M. V. Lomonosovym mai sus postulat chimic numit demonstrează faptul că, în timpul reacției dintre atomii sunt parte a reactanților și a produselor nu dispar și apar din nimic. Numărul acestora este stocat fără schimbare înainte și după procesul chimic. Constanta, deoarece masa atomilor, acest fapt conduce în mod logic la legea conservării masei și a energiei. Mai mult decât atât, omul de știință a declarat această lege, ca principiu general al naturii, confirmând interconversia energiei și constanței compoziției materiei.

Ideile J. Proust ca o confirmare a teoriei atomo-molecular

Referindu-se la deschiderea unui astfel de postulat ca legea compoziție constantă. Chimia de la sfarsitul anilor 18 - începutul secolului al 19-lea - o știință în care oamenii de știință au fost dispute între cei doi oameni de știință francezi, J. Proust și K. Berthollet. Origine a afirmat că substanțele de compoziție formate prin reacția chimică, depinde în principal de natura reactivilor. Berthollet credea că compușii privind compoziția - a produselor de reacție este afectată și de cantitatea relativă de substanțe care interacționează. Cele mai multe chimiști din primele studii au sprijinit ideea de Proust, care le-a formulat după cum urmează: compoziția compusului complex este întotdeauna constantă și nu depinde de specificațiile de modul în care a fost primită. Cu toate acestea, analiza ulterioara a soluțiilor lichide și solide (aliaje) au confirmat crezut K. Berthollet. Aceste legi substanțe cu compoziție constantă a fost aplicabilă. Mai mult, aceasta nu funcționează pentru compuși cu zăbrele ionice. Compoziția acestor substanțe depinde de metodele prin care ele sunt minat.

Fiecare substanță chimică, indiferent de metoda de preparare, o compoziție calitativă și cantitativă permanentă. Această formulare caracterizează legea constanței compoziției substanței propusă de J. Proust în 1808. Ca o dovadă a citează forma următoarele exemple: malachit din Siberia are aceeași compoziție ca și minerale este minat în Spania; în lume există doar un singur cinabru, și nu are nici o valoare materială a unui depozit este primit. Astfel, Proust a subliniat constanței compoziției materiei, indiferent de locul și metoda de producție.

Nu există reguli, fără excepții

Din legea de proporții bine definite, rezultă că formarea compusului complex al elementelor chimice sunt conectate între ele în anumite rapoarte de greutate. Curând știința chimice au apărut informații despre existența substanțelor cu compoziție variabilă, care depinde de metoda de preparare. om de știință rus M. Kurnakov propus denumire acești compuși berthollides cum ar fi oxidul de titan, apa grea, nitrură de zirconiu.

Aceste substanțe per 1 parte în greutate dintr-un element are la diferite cantități de alte elemente. Astfel, în compusul binar de bismut cu galiu, pe de o parte în greutate galiu scade de la 1,24 până la 1,82 părți de bismut. chimiștii mai târziu a constatat că, în afară de compușii metalici la fiecare alte substanțe care nu se supun legii proporții bine definite, este în această clasă de compuși anorganici ca oxizi. Berthollides caracteristic sulfurilor, carburi, nitruri și hidruri.

Rolul izotopilor

După ce a fost în posesia legii constanței materiei, chimie ca o știință exactă a fost în măsură de a lega caracteristicile de greutate ale compusului cu un conținut izotopic de formare de elementele. Să ne amintim că izotopii considerate atomi ai elementului chimic cu proton identic, dar numere diferite nucleon. Având în vedere prezența izotopilor, se înțelege că compoziția în greutate a compusului poate fi variabilă cu condiția elementelor constante incluse în substanța. Dacă elementul crește conținutul oricărui izotop și greutatea substanței de asemenea, modificări. De exemplu, apa obișnuită conține 11% hidrogen și grele formate prin izotop său (deuteriu) - 20%.

Caracteristici berthollides

Așa cum am explicat deja, legile de conservare în chimie confirma prevederile de bază ale teoriei atomice-moleculare și sunt absolut adevărate la substanța de compoziție constantă - daltonides. Un berthollides au limite care pot schimba părți în greutate ale elementelor. De exemplu, în oxidul de titan tetravalent per o parte în greutate din metalul scade de la 0,65 până la 0,67 părți de oxigen. Substanțe compoziție nepermanentă nu are o structură moleculară, Grile cristaline sunt compuse din atomi. De aceea, compușii chimici cu formula generală reflectă numai limitele de compoziția lor. Diferite acestea sunt substanțe diferite. Temperatura poate afecta, de asemenea, intervalele de compoziție ale elementelor de greutate. Dacă două elemente chimice formează între ele câteva substanțe - berthollides, atunci ele, de asemenea, nu pot fi aplicate și legea multiple proporții.

Dintre toate exemplele de mai sus pentru a concluziona că chimia teoretică două grupe de substanțe sunt prezente: o compoziție constantă sau variabilă. Având natura acestor compuși este o confirmare excelenta invataturi moleculare atomice. Și aici legea compoziție constantă nu mai dominantă în științele chimice este. Dar ilustrează istoria dezvoltării sale.