Закон за постоянството на състава на материята. Закони за опазване в химията

Химия принадлежи към категорията на точните науки, и в допълнение към математиката и физиката определя законите на съществуване и развитие на материята се състои от атоми и молекули. Всички процеси, които се срещат както в живите организми, така и сред обектите на неживата природа, се основават на феномена на трансформацията на масата и енергията. Закон за постоянството на състава

Атомно-молекулярно обучение

За да разберем същността на законите, управляващи материалната действителност, трябва да имаме представа за това, от което се състои. Според великия руски учен MV Ломоносов "в тъмнината трябва да спазват физика и по-специално, химици, без да знае на вътрешната структура на частиците." Той беше този, който през 1741, на пръв теоретично и по-късно потвърждава и от опита, открил законите на химията, са в основата на изследването на живот и неживата материя, а именно: Всички вещества са съставени от атоми, молекули, способни да образуват. Всички тези частици са в непрекъснато движение.

Открития и грешки на Д. Далтън

След 50 години идеята за Ломоносов е разработена от английския учен Й. Далтън. Ученият извършва най-важните изчисления за определяне на атомните маси на химическите елементи. Това беше основното доказателство за такива предположения: масата на молекулата и материята може да се изчисли, като се знае атомното тегло на частиците, които съставят неговия състав. Както Ломоносов и Dalton смята, че, независимо от метода на получаване, съединенията на молекулата винаги ще имат неизменна качествен и количествен състав. Първоначално в тази форма бе формулиран законът за постоянството на състава на веществото. Отчитайки огромен принос към науката Dalton, не може да скрие грешката досадно: отричане на молекулярната структура на прости вещества, такива като кислород, азот, водород. Ученият вярва, че има само молекули в комплекс химични вещества. Имайки предвид огромната власт на Далтън в научната общност, неговите грешки неблагоприятно повлияха върху развитието на химията.

Как претегляме атоми и молекули

Откриването на такива химически постулат, като закона за постоянството на състава на материята, е станало възможно благодарение на концепцията за опазване на масови вещества, нереагирал и формира след това. Освен Dalton измерване атомна маса провежда I. Берцелиус точност на таблицата на атомни тегла на химични елементи и оферта напреднали тяхното предназначение като латинските букви. В момента масата на атомите и молекулите се определя от въглеродна нанотръба. Резултатите, получени при тези изследвания, потвърждават съществуващите закони на химията. Преди това учените използват устройство като масов спектрометър, но сложната техника за претегляне е сериозен недостатък в спектрометрията.

Защо законът за опазване на масата на веществата е важен?

Формулиран Ломоносов посочения по-горе химически постулат доказва от факта, че по време на реакцията на атомите са част от реагентите и продуктите не изчезват и се появяват от нищото. Тяхното количество остава непроменено преди и след химическия процес. Тъй като масата на атомите е постоянна, този факт логически води до закона за опазване на масата и енергията. Освен това ученият обявява тази закономерност за универсален принцип на природата, потвърждавайки взаимната конверсия на енергията и постоянството на състава на материята.

Идеите на Проуст като потвърждение на атомната молекулярна теория

Нека се обърнем към откриването на такъв постулат като закона за постоянството на състава. Химия на края на 18 - началото на 19 век - наука, в които учените са спорове между двамата френски учени, J. Пруст и К. Бертоле. Първият твърди, че съставът на веществата, образувани в резултат на химическата реакция, зависи главно от естеството на реагентите. Berthollet е убеден, че относителното количество взаимодействащи вещества влияе и върху състава на реакционните продукти на съединенията. Повечето химици в ранните проучвания са подкрепили идеята за Пруст, който ги е формулиран по следния начин: в състава на комплексното съединение е винаги константа и не зависи от спецификациите на начина, по който те са получени. По-нататъшно проучване на течни и твърди разтвори (сплави) обаче потвърждава мисълта на К. Бертоле. За тези вещества законът за постоянството на състава е неприложим. Освен това, тя не работи за съединения с йонни кристални решетки. Съставът на тези вещества зависи от методите, чрез които те се извличат.

Всяко химическо вещество, независимо от начина на неговото получаване, има постоянен качествен и количествен състав. Този състав се характеризира закона на постоянството на състав на веществото, предложен от J. Пруст през 1808. Като доказателство той цитира следните примери на изобразителното: малахит от Сибир има същия състав като минералът добива в Ispanii- в света има само едно вещество, цинобър, и това не е от значение, от който е получен депозити. Така Пруст подчерта постоянството на състава на материята, независимо от мястото и начина на неговото производство.

Няма правила без изключения

От закона за постоянството на състава следва, че при образуването на сложно съединение химическите елементи се комбинират помежду си в определени тегловни съотношения. Скоро в химическата наука се появи информация за наличието на вещества, които имат променлив състав, който зависи от метода на производство. Руският учен М. Курнаков предложи да се нарекат тези съединения бертолиди, например титанов оксид, тежка вода, циркониев нитрид.

Тези вещества имат различно количество от друг елемент на 1 тегловна част от един елемент. Така, в двоично съединение на бисмут с галий, една част от теглото на галий представлява 1,24 до 1,82 части бисмут. По-късно химиците установяват, че в допълнение към комбинирането на метали един с друг, вещества, които не се подчиняват на закона за постоянство на състава, клас неорганични съединения, като оксиди. Бертолидите също са характерни за сулфиди, карбиди, нитриди и хидриди.

Ролята на изотопите

След като получи на свое разположение закона за постоянството на материята, химията като точна наука би могла да свърже теглото, характерно за едно съединение с изотопното съдържание на елементите, които го образуват. Спомнете си, че изотопите разглеждат атомите на един химичен елемент с идентичен протон, но различни ноонни номера. Като се вземе предвид наличието на изотопи, е ясно, че тегловният състав на съединението може да бъде променлив, при условие че елементите, влизащи в това вещество, са постоянни. Ако елементът увеличава съдържанието на всеки изотоп, тогава тегловният състав на веществото също се променя. Например, обикновената вода съдържа 11% водород, а тежката вода, образувана от нейния изотоп (деутерий), е 20%.

Характеристики на бероолидите

Както вече обяснихме, законите за опазване в областта на химията потвърждават основните положения на теорията атомно-молекулно и са абсолютно верни на същността на постоянен състав - daltonides. Бертолидите имат граници, в които е възможно да се променят тегловните части на елементите. Например, в оксида на четиривалентния титан, една част от теглото на метала е от 0.65 до 0.67 части кислород. Веществата с неконстантен състав нямат молекулярна структура, чиито кристални решетки се състоят от атоми. Следователно, химичните формули на съединенията отразяват само границите на техния състав. Различните вещества са различни. Температурата може също да повлияе на интервалите на промяна в тегловния състав на елементите. Ако два химически елемента формират няколко бертолида помежду си, тогава законът за множество отношения също не е приложим за тях.

От всички гореспоменати примери нека направим извод: теоретично в химията има две групи вещества: с постоянен и променлив състав. Присъствието в природата на тези съединения служи като отлично потвърждение на атомната молекулярна теория. Но законът за постоянството на състава не преобладава в химическата наука. Но то ясно илюстрира историята на неговото развитие.