Νόμος σταθερής σύνθεσης της ουσίας. νόμοι διατήρησης στη χημεία

Χημεία ανήκει στην κατηγορία των θετικών επιστημών, και πέρα από τα μαθηματικά και τη φυσική θέτει τους νόμους της ύπαρξης και ανάπτυξης της ύλης που αποτελείται από άτομα και μόρια. Όλες οι διεργασίες που συμβαίνουν σε ζώντες οργανισμούς, και μεταξύ των αντικειμένων της άψυχο φύση, αυτό βασίζεται στο φαινόμενο της μετατροπής της μάζας και ενέργειας. Νόμος της σταθερή σύνθεση της ύλης, η οποία θα αφιερωθεί στη μελέτη αυτού του άρθρου, βρίσκεται στο επίκεντρο των διεργασιών στο ανόργανα και οργανικά κόσμο.

Atomic μοριακού δόγμα

Για να κατανοήσουμε τους νόμους που διέπουν την υλική πραγματικότητα, θα πρέπει να έχετε μια ιδέα του τι γίνεται. Σύμφωνα με το μεγάλο Ρώσο επιστήμονα Μ Β Lomonosova «στο σκοτάδι πρέπει να τηρούν τη φυσική και, ειδικότερα, οι χημικοί, μη γνωρίζοντας την εσωτερική δομή των σωματιδίων.» Ήταν αυτός που το 1741, κατά την πρώτη επιβεβαίωσε θεωρητικά και αργότερα από την εμπειρία, ανακάλυψε τους νόμους της χημείας, αποτελούν τη βάση για τη μελέτη των συνθηκών διαβίωσης και nonliving θέμα, και συγκεκριμένα: Όλες οι ουσίες που αποτελούνται από άτομα, μόρια ικανά να σχηματίζουν. Όλα αυτά τα σωματίδια βρίσκονται σε συνεχή κίνηση.

Άνοιγμα και J. σφάλματος. Dalton

50 χρόνια μετά Lomonosov άρχισε να αναπτύσσει την ιδέα ενός Άγγλος επιστήμονας John. Dalton. Οι επιστήμονες θα πραγματοποιήσει τις πιο σημαντικές υπολογισμούς για τον προσδιορισμό των ατομικών βαρών των χημικών στοιχείων. Αυτό χρησίμευσε ως κύρια απόδειξη αυτών των παραδοχών: βάρος του μορίου και η ουσία μπορεί να υπολογιστεί από την ατομική βάρος των σωματιδίων στη σύνθεσή του. Όπως Lomonosov και Dalton πίστευαν ότι, ανεξάρτητα από τη μέθοδο παρασκευής, οι ενώσεις του μορίου θα έχουν πάντα αμετάβλητο ποιοτική και ποσοτική σύνθεση. Αρχικά, είναι ο νόμος της σταθερότητας της σύνθεσης της ύλης διαμορφώθηκε με τέτοιο τρόπο. Αναγνωρίζοντας την τεράστια συνεισφορά στην επιστήμη Dalton, δεν μπορεί να αποκρύψει το σφάλμα ενοχλητικό: αρνείται την μοριακή δομή των απλών ουσιών όπως οξυγόνο, άζωτο, υδρογόνο. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το μόριο έχει μόνο περίπλοκες χημικές ουσίες. Με δεδομένη την τεράστια κύρος στην επιστημονική κοινότητα του Dalton, παραληρητικές ιδέες του επηρέασαν αρνητικά την εξέλιξη της χημείας.

Όπως ζυγίζονται άτομα και μόρια

Η ανακάλυψη τέτοιων χημικών αξίωμα, όπως ο νόμος της σταθερότητας της σύνθεσης της ύλης, έχει γίνει δυνατή χάρη στην έννοια της διατήρησης της μάζας ουσιών, που δεν αντέδρασε και σχηματίστηκε στη συνέχεια. Επιπλέον Dalton μέτρηση ατομική μάζα που διεξήχθη Ι Berzelius ακρίβεια του πίνακα ατομικά βάρη των χημικών στοιχείων και προσφέρουν προηγμένες χαρακτηρισμό τους ως λατινικούς χαρακτήρες. Επί του παρόντος το βάρος των ατόμων και των μορίων προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας ένα νανοσωλήνα άνθρακα. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται σε αυτές τις μελέτες επιβεβαιώνουν τις υπάρχουσες νόμους της χημείας. Προηγουμένως οι ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει ένα τέτοιο όργανο όπως ένα φασματογράφο μάζης, αλλά μια περίπλοκη τεχνική ζυγίστηκε σε ένα σοβαρό μειονέκτημα φασματομετρία.

Γιατί είναι τόσο σημαντικό είναι ο νόμος της διατήρησης της μάζας της ουσίας

Διατυπωμένο Μ V. Lomonosovym παραπάνω κατονομαζόμενες χημικές αξίωμα αποδεικνύει το γεγονός ότι κατά την αντίδραση των ατόμων αποτελούν μέρος των αντιδρώντων και των προϊόντων δεν εξαφανίζονται και εμφανιστεί από το μηδέν. Ο αριθμός τους έχει αποθηκευτεί χωρίς αλλαγή πριν και μετά τη χημική διαδικασία. Το σταθερό από τη μάζα των ατόμων, το γεγονός αυτό οδηγεί λογικά με το νόμο της διατήρησης της μάζας και της ενέργειας. Επιπλέον, ο επιστήμονας που δηλώθηκαν το νόμο αυτό, ως γενική αρχή της φύσης, επιβεβαιώνοντας την αλληλομετατροπή της ενέργειας και της σταθερότητας της σύνθεσης της ύλης.

Ιδέες J. Proust ως επιβεβαίωση της ατομικής-μοριακή θεωρία

Αναφερόμενοι στο άνοιγμα μιας τέτοιας αξίωμα, όπως ο νόμος της σταθερής σύνθεσης. Χημεία της στα τέλη του 18ου - αρχές του 19ου αιώνα - μια επιστήμη στην οποία οι επιστήμονες είχαν διαφορές μεταξύ των δύο Γάλλους επιστήμονες, J. Προυστ και Κ Berthollet. Αρχική ισχυρίστηκε ότι η σύνθεση ουσιών που σχηματίζονται με χημική αντίδραση, εξαρτάται κυρίως από τη φύση των αντιδραστηρίων. Berthollet Πιστεύεται ότι οι ενώσεις για τη σύνθεση - των προϊόντων αντίδρασης επηρεάζεται επίσης από την σχετική ποσότητα των αλληλεπιδρώντων ουσιών. Οι περισσότεροι χημικοί στις πρώτες μελέτες έχουν υποστηρίξει την ιδέα του Προυστ, ο οποίος τους διαμορφώνονται ως εξής: η σύνθεση του συγκροτήματος ένωση είναι πάντα σταθερή και δεν εξαρτάται από τις προδιαγραφές για τον τρόπο με τον οποίο ελήφθη. Ωστόσο, περαιτέρω διερεύνηση των υγρών και στερεών διαλυμάτων (κράματα) επιβεβαίωσε σκέφτηκε Κ Berthollet. Οι ουσίες αυτές δίκαιο σταθερή σύνθεση ήταν ανεφάρμοστη. Επίσης, δεν λειτουργεί για τις ενώσεις με ιοντική πλέγματα. Η σύνθεση των ουσιών αυτών εξαρτάται από τις μεθόδους με τις οποίες εξορύσσονται.

Κάθε χημική ουσία, ανεξάρτητα από την μέθοδο παρασκευής, ένα μόνιμο ποιοτική και ποσοτική σύνθεση. Αυτή η σύνθεση χαρακτηρίζει το νόμο της σταθερότητας της σύνθεσης της ουσίας που προτείνονται από τον J. Proust το 1808. Ως απόδειξη Αναφέρει σχήματος ακόλουθα παραδείγματα: μαλαχίτη από Σιβηρία έχει την ίδια σύνθεση όπως το ορυκτό εξορύσσεται στην Ισπανία? στον κόσμο υπάρχει μόνο μία κιννάβαρι, και έχει ληφθεί καμία υλική αξία της κατάθεσης. Έτσι Προυστ τόνισε σταθερότητα της σύνθεσης της ύλης, ανεξάρτητα από τον τόπο και τον τρόπο παραγωγής του.

Δεν υπάρχουν κανόνες χωρίς εξαιρέσεις

Από την κανόνας των σταθερών αναλογιών, προκύπτει ότι ο σχηματισμός του συμπλόκου ένωσης των χημικών στοιχείων είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους σε ορισμένες αναλογίες βάρους. Σύντομα χημική επιστήμη εμφανίστηκε πληροφορίες σχετικά με την ύπαρξη των ουσιών με μεταβλητή σύνθεση, η οποία εξαρτάται από τη μέθοδο παρασκευής. Ρώσος επιστήμονας Μ Kurnakov προτεινόμενη ονομασία αυτών των ενώσεων berthollides όπως οξείδιο του τιτανίου, βαρύ ύδωρ, ζιρκονίου νιτρίδιο.

Αυτές οι ουσίες ανά 1 μέρος κατά βάρος ενός στοιχείου έχει σε διαφορετικές ποσότητες άλλων στοιχείων. Έτσι, στη δυαδική ένωση του βισμούθιου με γάλλιο σε ένα μέρος κατά βάρος του γαλλίου πέφτει από 1,24 για να 1,82 μέρη του βισμούθιου. Αργότερα χημικοί διαπίστωσαν ότι, εκτός από τις ενώσεις μετάλλου στο άλλο ουσίες που δεν υπακούουν στο κανόνας των σταθερών αναλογιών, είναι σε αυτό το κατηγορία ανόργανων ενώσεων όπως οξείδια. Berthollides επίσης χαρακτηριστικό των σουλφιδίων, καρβίδια, νιτρίδια, και υδρίδια.

Ο ρόλος των ισοτόπων

Έχοντας στην κατοχή του δικαίου της σταθερότητας της ύλης, χημείας ως ακριβής επιστήμη κατόρθωσε να συνδέσει τα χαρακτηριστικά του βάρους της ένωσης με ισοτοπική περιεχόμενο των στοιχείων που αποτελούν αυτό. Υπενθυμίζουμε ότι τα ισότοπα θεωρούνται άτομα της χημικό στοιχείο με ταυτόσημο πρωτονίων αλλά διαφορετικούς αριθμούς νουκλεόνιο. Δεδομένης της παρουσίας των ισοτόπων, εννοείται ότι η σύνθεση κατά βάρος της ένωσης μπορεί να είναι μεταβλητή με την προϋπόθεση της σταθεράς στοιχείων που περιλαμβάνονται στην ουσία. Εάν το στοιχείο αυξάνει την περιεκτικότητα του κάθε ισότοπο και το βάρος της ουσίας αλλάζει επίσης. Για παράδειγμα, οι απλοί νερό περιέχει 11% υδρογόνο, και τα βαριά σχηματίζονται από ισότοπο του (δευτερίου) - 20%.

χαρακτηριστικά berthollides

Όπως έχουμε ήδη εξηγήσει, οι νόμοι διατήρησης στη χημεία επιβεβαιώνουν τις βασικές διατάξεις της ατομικής-μοριακή θεωρία και είναι απολύτως πιστή στην ουσία σταθερή σύνθεση - daltonides. Μια berthollides έχει όρια τα οποία μπορούν να αλλάξουν μέρη βάρους των στοιχείων. Για παράδειγμα, στο οξείδιο του τετρασθενούς τιτανίου ανά ένα μέρος βάρους του μετάλλου πέφτει από 0,65 για να 0,67 μέρη του οξυγόνου. Ουσίες μη μόνιμη σύνθεση δεν έχει μια μοριακή δομή, τα κρυσταλλικά πλέγματα τους αποτελείται από άτομα. Ως εκ τούτου, οι χημικές ενώσεις του τύπου αντικατοπτρίζουν μόνο τα όρια της σύνθεσής τους. Διαφορετικές είναι διαφορετικές ουσίες. Η θερμοκρασία μπορεί επίσης να επηρεάσει τα εύρη σύνθεση των στοιχείων βάρους. Αν δύο χημικά στοιχεία σχηματίζουν μεταξύ τους μερικές ουσίες - berthollides, τότε επίσης δεν μπορεί να εφαρμοστεί και ο νόμος των πολλαπλών διαστάσεων.

Από όλα τα παραπάνω παραδείγματα να συμπεράνουμε ότι θεωρητικής χημείας είναι παρόντα δύο ομάδες ουσιών: μια σταθερά ή μεταβλητή σύνθεση. Έχοντας την φύση αυτών των ενώσεων είναι μια εξαιρετική επιβεβαίωση ατομικό μοριακή διδασκαλίες. Και εδώ ο νόμος της σταθερής σύνθεσης δεν είναι πλέον κυρίαρχη στις χημικές επιστήμες. Αλλά απεικονίζει την ιστορία της ανάπτυξής της.