Одиннадцатый класс → Основные концепции химии → законы химического соединения ↓
Закон кратных отношений
Закон кратных отношений — это важный принцип в химии, впервые сформулированный Джоном Дальтоном в начале 19 века. Этот закон является основополагающим для понимания химических комбинаций и того, как элементы взаимодействуют для образования различных соединений. В самой простой форме этот закон гласит, что если два элемента могут соединяться различными способами с образованием более чем одного соединения, то отношение масс второго элемента, соединяющихся с данной массой первого элемента, будет представлять собой отношение малых целых чисел.
Понимание концепции
Основная идея закона кратных отношений заключается в понимании того, как элементы соединяются для образования различных химических соединений. Для применения этого закона необходимо, чтобы более чем одно соединение было образовано двумя данными элементами. Ключевым здесь является понятие определённых массовых соотношений, которые всегда представляют собой простые целые числа.
Разберём это на более простых понятиях для лучшего понимания. Рассмотрим элементы А и В, которые образуют несколько соединений. Согласно правилу, различные массы элемента В, которые соединяются с фиксированной массой элемента А, всегда будут находиться в отношении малых целых чисел. Это указывает на чёткую и количественную закономерность в том, как соединяются элементы.
Пример закона кратных отношений
Чтобы увидеть это правило в действии, рассмотрим классический пример с участием углерода и кислорода. Эти элементы могут образовывать два соединения, а именно монооксид углерода (CO) и диоксид углерода (CO2). Мы иллюстрируем это с помощью визуальной диаграммы.
2 C + O 2 → 2 CO
C + O 2 → CO 2
Теперь посмотрим на массовое соотношение:
- В
CO12 г углерода соединяется с 16 г кислорода. - В
CO212 г углерода соединяется с 32 г кислорода.
Теперь рассмотрим массовое соотношение кислорода, соединяющегося с той же массой углерода (12 грамм):
Отношение кислорода к CO2 в CO составляет 16:32, что в более простой форме даёт 1:2.
Значение закона
Закон кратных отношений лежит в основе атомной теории, предложенной Дальтоном, которая утверждает, что атомы являются неделимыми единицами, образующими соединения в определённых соотношениях. Он подчеркивает, что химические соединения состоят только из атомов, что соответствует тому, как элементы соединяются точным и последовательным образом, формируя прочный фундамент для развития современной химии.
Этот закон стал сильным доказательством атомной теории Дальтона, поддерживая идею о том, что химические реакции не связаны с преобразованием веществ в новые типы атомов, а с перекомбинацией атомов.
Другие примечательные примеры
Рассмотрим ещё один пример с использованием азота и кислорода, которые могут образовывать несколько окисей:
- Оксид азота (
NO) - Диоксид азота (
NO2) - Диазот триоксид (
N 2 O 3) - Диазот тетраоксид (
N 2 O 4) - Закись азота (
N2O)
Давайте рассчитаем сравнение этих соединений через массовое соотношение:
- В
NO14 г азота соединяется с 16 г кислорода. - В
NO214 г азота соединяется с 32 г кислорода. - В
N 2 O 328 г азота соединяется с 48 г кислорода.
Сосредоточив внимание только на фиксированной массе азота (14 грамм), пропорция кислорода варьируется, но всё ещё соответствует простым целочисленным соотношениям, демонстрирующим правило:
Массовое соотношение кислорода в соединениях NO, NO 2 и N 2 O 3 составляет 16:32:48, что сокращается до 1:2:3.
Заключение
Закон кратных отношений — это не просто абстрактное правило, а основополагающий столп, поддерживающий структуру атомной теории и сложный танец химических реакций. Он предоставляет систематический способ анализа и понимания того, как элементы образуют различные типы соединений, соответствуя идее Дальтона о том, что материя состоит из атомов.
Это правило распространяется на практическое применение в лабораторных условиях и промышленных процессах, где понимание стехиометрических отношений химических реакций критично для эффективности, безопасности и управления ресурсами.
Резюме
Мы узнали, что закон кратных отношений демонстрирует характерную закономерность соединения элементов, отражая дискретную природу атомной теории. Этот закон напоминает нам, что химическое единство лежит в основе видимого разнообразия соединений, иллюстрируя красоту простоты в сложности.
Открытие этого закона углубило наше понимание химических принципов и имело далеко идущие последствия как в теоретической, так и в прикладной химии.
Комментарии