Lov av konstant sammensetning av stoffet. Bevaringslover i kjemi

Chemistry tilhører kategorien av eksakte vitenskaper, og i tillegg til matematikk og fysikk setter lovene for eksistens og utvikling av materiale bestående av atomer og molekyler. Alle prosesser i levende organismer, og blant de gjenstander av livløse naturen, er det basert på fenomenet konvertering av masse og energi. Law of konstant sammensetning av materie, som vil bli viet til studiet av denne artikkelen, ligger i hjertet av prosessene i den uorganiske og organiske verden.

Atomic-molekylære læren

For å forstå de lover som regulerer materielle virkeligheten, må du ha en idé om hva det er laget. I henhold til den store russiske forskere M. V. Lomonosova "i mørket, må rette seg fysikk og, i særdeleshet, kjemikere, uten å vite den indre strukturen av partiklene." Det var han som i 1741, først teoretisk og senere bekreftet av erfaring, oppdaget lover kjemi, er grunnlaget for studiet av levende og ikke-levende materie, nemlig: Alle stoffer er sammensatt av atomer, molekyler som kan danne. Alle disse partikler er i konstant bevegelse.

Åpning og J. feil. Dalton

50 år senere begynte Lomonosov å utvikle ideen til en engelsk forsker John. Dalton. Forskere vil utføre de viktigste beregninger for å bestemme atomvekten av de kjemiske elementer. Dette tjente som en hoved bevis på følgende forutsetninger: vekt av molekylet, og substansen kan beregnes fra atomvekten av partiklene i komposisjonen. Som Lomonosov og Dalton antas at, uavhengig av fremstillingsmetoden, vil forbindelsene av molekylet alltid uforanderlig kvalitativ og kvantitativ sammensetning. I utgangspunktet er det loven om konstant materialblanding ble formulert på en slik måte. Erkjennelsen av den viktige bidrag til vitenskapen Dalton, ikke kan skjule feilen irriterende: benektes den molekylære strukturen av enkle stoffer slik som oksygen, nitrogen, hydrogen. Forskere tror at molekylet har bare kompliserte kjemikalier. Gitt den enorme prestisje i det vitenskapelige miljøet i Dalton, hans vrangforestillinger negativt påvirket utviklingen av kjemi.

Som veide atomer og molekyler

Oppdagelsen av slike kjemiske postulat, som loven om konstant sammensetning av stoff, er blitt gjort mulig takket være konseptet med bevaring av masse stoffer, ikke-reagert og dannet deretter. Videre Dalton atommassemålinger utført I. Berzelius nøyaktighet av bordet atomvekter av kjemiske elementer og har avanserte deres betegnelse som latinske bokstaver. For tiden vekt av atomer og molekyler som er bestemt ved hjelp av en karbon nanorør. Resultatene oppnådd i disse studiene resultatene bekrefter de eksisterende lovene i kjemi. Tidligere forskere har brukt et slikt instrument som et massespektrometer, men en komplisert teknikk ble innveid i en alvorlig ulempe spektrometri.

Hvorfor er det så viktig er loven om bevaring av masse stoff

Formulert M. V. Lomonosovym navngitt ovenfor kjemisk postulatet beviser det faktum at under omsetningen av atomene er en del av reaktantene og gjør produktene ikke forsvinne og dukke opp ut av ingenting. Deres tall er lagret uten endring før og etter den kjemiske prosessen. Den konstante ettersom massen av atomene, dette faktum fører logisk til loven om bevaring av masse og energi. Videre er erklært forskeren denne lov, som et generelt prinsipp i naturen, noe som bekrefter den indre omdanning av energi og konstant sammensetning av stoff.

Ideer J. Proust som en bekreftelse av atom-molekylære teori

Med henvisning til åpningen av en slik postulat, som loven om konstant sammensetning. Kjemi til slutten av det 18. - begynnelsen av det 19. århundre - en vitenskap som forskere var uenigheter mellom de to franske forskere, J. Proust og K. Berthollet. Opprinnelse hevdet at sammensetnings stoffer som dannes ved kjemisk reaksjon, avhenger hovedsakelig av arten av reagensene. Berthollet antatt at forbindelsene i sammensetningen - til reaksjonsproduktene er også påvirket av den relative mengde av samvirkende stoffer. De fleste apotek i de tidlige studier har støttet tanken om Proust, som formulert dem som følger: sammensetningen av den komplekse forbindelsen er alltid konstant og ikke avhenger av spesifikasjonene for den måten som det ble mottatt. Imidlertid videre undersøkelser av de flytende og faste oppløsninger (legeringer) bekreftet tenkt K. Berthollet. Disse stoffene lov konstant sammensetning var ubrukelig. Dessuten vil det ikke fungere for forbindelser med ioniske gitre. Sammensetningen av disse stoffer avhenger av metoder som de er minelagt.

Hver kjemisk substans, uavhengig av dens fremstillingsmetode, en permanent kvalitativ og kvantitativ sammensetning. Denne formuleringen karakteriserer loven om konstant sammensetning av substansen foreslått av J. Proust i 1808. Som bevis han siterer formet følgende eksempler: malakitt fra Sibir har samme sammensetning som mineralet blir utvunnet i Spania; i verden er det bare én sinober, og har ingen vesentlig verdi av depositum er mottatt. Således Proust strekes konstant materialblanding, uavhengig av det sted og fremgangsmåte for dens fremstilling.

Det er ingen regler uten unntak

Fra loven om bestemte proporsjoner, følger det at dannelsen av kompleksforbindelsen av de kjemiske elementene er forbundet med hverandre i visse vektforhold. Snart kjemisk vitenskap viste informasjon om eksistensen av stoffer med variabel sammensetning, som er avhengig av fremstillingsmetoden. Russiske vitenskaps M. Kurnakov foreslått å nevne disse forbindelser berthollides slik som titanoksyd, tungtvann, zirkoniumnitrid.

Disse substanser per 1 vektdel av ett element har forskjellige mengder av andre elementer. Således, i den binære forbindelse av vismut med gallium på en vektdel av gallium faller fra 1,24 til 1,82 deler av vismut. Senere kjemikere funnet at, i tillegg til de metallforbindelser til hver andre stoffer ikke etter loven om bestemte proporsjoner, er det i denne klassen av uorganiske forbindelser som oksyder. Berthollides også karakteristisk av sulfider, karbider, nitrider, og hydrider.

Rollen av isotoper

Etter å ha vært i besittelse av loven i konstant saken, har kjemi som en eksakt vitenskap kunnet knytte vekt egenskapene til forbindelsen med en isotop innhold av elementene som utgjør den. Husk at isotopene anses atomer av grunnstoffet med identisk proton men forskjellig antall nukleon. Gitt tilstedeværelse av isotopene, er det forstått at sammensetningen på vektbasis av forbindelsen kan varieres under forutsetning av konstant elementene som inngår i stoffet. Dersom elementet øker innholdet av en hvilken som helst isotop og vekten av stoffet også endres. For eksempel omfatter vanlig vann 11% hydrogen, og tunge dannet ved dens isotop (deuterium) - 20%.

Kjennetegn berthollides

Som vi allerede har forklart, bevaringslovene i kjemi bekrefte de grunnleggende reglene i atom-molekylær teori og er helt tro mot innholdet i konstant sammensetning - daltonides. En berthollides ha grenser som kan endre vektdeler av elementene. For eksempel, i den oksid av fireverdig titan pr én vektdel av metall faller fra 0,65 til 0,67 deler av oksygen. Stoffer som ikke er permanent sammensetning ikke har en molekylær struktur, deres krystallgitter er sammensatt av atomer. Derfor er de kjemiske forbindelsene med formel bare reflektere grensene for deres sammensetning. Ulike de er forskjellige stoffer. Temperaturen kan også påvirke områdene for vektelementene i sammensetningen. Når to kjemiske elementer som mellom seg danner et par stoffer - berthollides, så de også kan brukes og lov av flere proporsjoner.

Av alle de ovenstående eksempler for å konkludere med at teoretisk kjemi to grupper av stoffer som er til stede: en konstant eller variabel sammensetning. Etter å ha naturen av disse forbindelsene er et utmerket bekreftelse atommolekyl lære. Og her loven om konstant sammensetning er ikke lenger dominerende i de kjemiske vitenskaper. Men det illustrerer historien om sin utvikling.