Одиннадцатый класс → Основные концепции химии ↓
законы химического соединения
Законы химического соединения — это фундаментальные правила, объясняющие, как элементы и соединения соединяются для образования новых веществ. Эти правила были сформулированы на основе систематических экспериментов и являются краеугольным камнем современной химии. Существует несколько основных законов, связанных с химическими соединениями, и каждый из них дает информацию о том, как вещества взаимодействуют на молекулярном уровне.
Закон сохранения массы
Закон сохранения массы, установленный Антуаном Лавуазье в конце 18-го века, гласит, что масса в изолированной системе не создается и не уничтожается в результате химических реакций. Проще говоря, масса реагентов в химической реакции равна массе продуктов. Этот принцип является основополагающим для понимания химических процессов.
Рассмотрим реакцию водорода H 2 и кислорода O 2 с образованием воды H 2 O:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
Если мы начнем с 4 граммов водорода и 32 граммов кислорода, общая масса составит 36 граммов. После реакции образуется 36 граммов воды, что свидетельствует о соблюдении закона сохранения массы.
Закон постоянных пропорций
Закон постоянных пропорций, также называемый законом постоянного состава, был предложен Жозефом Прустом в 1799 году. Этот закон гласит, что составляющие элементы в химическом соединении всегда присутствуют в фиксированной пропорции по массе, независимо от источника или метода образования.
Для воды отношение массы водорода к массе кислорода всегда составляет 1:8. Если у вас есть образец с 2 граммами водорода, он будет соединяться с 16 граммами кислорода для образования 18 граммов воды.
Массовое отношение в воде = 1 часть водорода: 8 частей кислорода
Закон кратных отношений
Закон кратных отношений был сформулирован Джоном Дальтоном в 1804 году. Этот закон гласит, что если два элемента соединяются с образованием более чем одного соединения, то отношение массы элемента, соединяющегося с фиксированной массой другого элемента, является простым целым числом.
Примером этого являются соединения угарный газ CO и углекислый газ CO 2. Здесь 12 граммов углерода могут соединяться с 16 граммами кислорода с образованием угарного газа, а 32 грамма углерода могут соединяться с 32 граммами кислорода с образованием углекислого газа. Отношение массы кислорода, соединяющегося с постоянной массой углерода (12 граммов), составляет 1:2.
Массовое отношение кислорода в CO : CO 2 = 16 : 32 = 1 : 2
Закон эквивалентных отношений
Закон эквивалентных отношений, иногда называемый законом взаимных отношений, был предложен Йеремиасом Рихтером в 1792 году. Этот закон гласит, что массы элементов, которые отдельно соединяются с фиксированной массой другого элемента, равны массам элементов, которые соединяются непосредственно друг с другом, или равны более простым кратным величинам.
Рассмотрим элементы водород H, кислород O и сера S:
Водород соединяется с кислородом с образованием воды, и с серой с образованием сероводорода. Если вода и сероводород образуются через комбинационные шаги, стабилизируя соответственно массы кислорода и серы при одной и той же массе водорода, отношение остается постоянным.
Массовое отношение кислорода в H 2 O : Массовое отношение серы в H 2 S = 8:16
Закон объемных отношений Гей-Люссака для газов
В 1808 году Жозеф Луи Гей-Люссак предложил, что, когда газы реагируют при постоянной температуре и давлении, объемы газообразных реагентов и продуктов находятся в отношении малых целых чисел. Этот закон особенно полезен при работе с газообразными веществами.
Например, аммиак производится в результате реакции азота и водорода:
N 2 + 3H 2 → 2NH 3
Один объем азота реагирует с тремя объемами водорода с образованием двух объемов аммиака, что представляет собой простое целое числовое отношение.
Практические применения
Эти правила применяются в различных химических расчетах и реакциях:
- Стехиометрия: Количественная зависимость между реагентами и продуктами в химической реакции выводится из этих правил.
- Подготовка химических уравнений: Химические уравнения уравниваются с использованием закона сохранения массы, чтобы гарантировать, что материя не создается и не уничтожается.
- Определение формулы: Закон постоянных пропорций используется для определения эмпирических и молекулярных формул соединений.
- Понимание соединений: Правила, такие как кратные отношения, помогают различать соединения с одинаковыми элементами.
- Газовые реакции: Используя закон Гей-Люссака, химики могут предсказать результаты реакций, включающих газы.
Историческое влияние
Законы химического соединения важны в развитии химии как научной дисциплины. Они помогли установить атомную теорию, которая утверждает, что материя состоит из атомов. Вместе с экспериментальными данными эти законы обеспечивали систематический подход к пониманию химических реакций, тем самым закладывая основы современной химии.
До появления этих правил химия, в основном основанная на мистицизме и псевдонауке, доминировала в понимании химических процессов. Внедряя количественные методы и эти правила, химия превратилась в строгую и систематическую науку. Эти правила проложили дорогу исследователям для предсказания и количественной оценки реакций с большей точностью, что привело к открытиям и достижениям в различных химических отраслях и научных исследованиях.
Комментарии