АдукацыяСярэднюю адукацыю і школы

Закон сталасці складу рэчывы. Законы захавання ў хіміі

Хімія ставіцца да разраду дакладных навук, і разам з матэматыкай і фізікай ўсталёўвае заканамернасці існавання і развіцця матэрыі, якая складаецца з атамаў і малекул. Усе працэсы, якія праходзяць як у жывых арганізмах, так і сярод аб'ектаў нежывой прыроды, маюць у сваёй аснове з'явы ператварэння масы і энергіі. Закон сталасці складу рэчывы, вывучэнню якога будзе прысвечаная гэты артыкул, і ляжыць у аснове выканання працэсаў у неарганічнай і арганічнай свеце.

Атамна-малекулярнае вучэнне

Каб зразумець сутнасць законаў, якія кіруюць матэрыяльнай рэчаіснасцю, трэба мець уяўленне аб тым, з чаго яна складаецца. Па словах вялікага расійскага вучонага М. В. Ламаносава «У цемры павінны знаходзіцца фізікі і, асабліва, хімікі, не ведаючы ўнутранага часціц будынкі». Менавіта ён у 1741 годзе, спачатку тэарэтычна, а затым і пацвердзіўшы досведамі, адкрыў законы хіміі, служачыя асновай для вывучэння жывой і нежывой матэрыі, а менавіта: усе рэчывы складаюцца з атамаў, здольных ўтвараць малекулы. Усе гэтыя часціцы знаходзяцца ў бесперапынным руху.

Адкрыцця і памылкі Дж. Дальтона

Праз 50 гадоў ідэі Ламаносава стаў развіваць англійская вучоны Дж. Дальтона. Вучоны выканаў найважнейшыя разлікі па вызначэнні атамных мас хімічных элементаў. Гэта паслужыла галоўным доказам такіх здагадак: масу малекулы і рэчывы можна вылічыць, ведаючы атамную вагу часціц, якія ўваходзяць у яе склад. Як Ламаносаў, так і Дальтон лічылі, што, незалежна ад спосабу атрымання, малекула злучэння заўсёды будзе мець нязменны колькасны і якасны склад. Першапачаткова менавіта ў такім выглядзе быў сфармуляваны закон сталасці складу рэчывы. Прызнаючы вялікі ўклад Дальтона у развіццё навукі, нельга змаўчаць аб прыкрых памылках: адмаўленні малекулярнага будынка простых рэчываў, такіх як кісларод, азот, вадарод. Вучоны лічыў, што малекулы ёсць толькі ў складаных хімічных рэчываў. Улічваючы велізарны аўтарытэт Дальтона ў навуковых колах, яго памылкі негатыўна паўплывалі на развіццё хіміі.

Як узважваюць атамы і малекулы

Адкрыццё такога хімічнага пастулату, як закон сталасці складу рэчывы, стала магчымым дзякуючы ўяўленню аб захаванні масы рэчываў, якія ўступілі ў рэакцыю і ўтварыліся пасля яе. Акрамя Дальтона, вымярэнне атамных мас праводзіў І. Берцелиус, які склаў табліцу атамных вагаў хімічных элементаў і які прапанаваў сучаснае іх абазначэнне ў выглядзе лацінскіх літар. У цяперашні час масу атамаў і малекул вызначаюць з дапамогай вугляроднай нанатрубкі. Вынікі, атрыманыя ў дадзеных даследаваннях, пацвярджаюць існуючыя законы хіміі. Раней навукоўцы выкарысталі такі прыбор, як мас-спектрометр, але ўскладненая методыка ўзважвання з'явілася сур'ёзным недахопам у спектраметрыі.

Чаму так важны закон захавання масы рэчыва

Сфармуляваны М. В. Ламаносавым вышэй названы хімічны пастулат даказвае той факт, што ў час рэакцыі атамы, якія ўваходзяць у склад рэагентаў і прадуктаў, нікуды не знікаюць і ня з'яўляюцца з нічога. Іх колькасць захоўваецца без змены да і пасля хімічнага працэсу. Так як маса атамаў канстантнасцю, дадзены факт лагічна прыводзіць да закона захавання масы і энергіі. Больш за тое, вучоны дэклараваў гэтую заканамернасць, як усеагульны прынцып прыроды, які пацвярджае взаимопревращение энергіі і сталасць складу рэчывы.

Ідэі Ж. Пруста як пацверджанне атамна-малекулярнай тэорыі

Звернемся да адкрыцця такога пастулату, як закон сталасці складу. Хімія канца 18 - пачатку 19 стагоддзя - навука, у рамках якой вяліся навуковыя спрэчкі паміж двума французскімі навукоўцамі, Ж. Пруста і К. Бертолле. Першы сцвярджаў, што склад рэчываў, якія ўтварыліся ў выніку хімічнай рэакцыі, залежыць галоўным чынам ад прыроды рэагентаў. Бертолле быў упэўнены, што на склад злучэнняў - прадуктаў рэакцыі ўплывае яшчэ і адноснае колькасць ўзаемадзейнічаюць паміж сабой рэчываў. Большасць хімікаў ў пачатку даследаванняў падтрымалі ідэі Пруста, які сфармуляваў іх наступным чынам: склад складанага злучэння заўсёды пастаянны і ня завіты ад таго, якім спосабам яно было атрымана. Аднак далейшае даследаванне вадкіх і цвёрдых раствораў (сплаваў) пацвердзіла думкі К. Бертолле. Да гэтых рэчываў закон сталасці складу быў непрыстасавальны. Больш за тое, ён не дзейнічае для злучэнняў з іённымі крышталічнымі рашоткамі. Склад гэтых рэчываў залежыць ад метадаў, якімі іх здабываюць.

Кожнае хімічнае рэчыва, незалежна ад спосабу яго атрымання, мае пастаянны якасны і колькасны склад. Гэтая фармулёўка характарызуе закон сталасці складу рэчывы, прапанаваны Ж. Пруста ў 1808 годзе. У якасці доказаў ён прыводзіць наступныя вобразныя прыклады: малахіт з Сібіры мае такі ж склад, як і мінерал, здабыты ў Іспаніі; у свеце ёсць толькі адно рэчыва цынобра, і не мае значэння, з якога радовішча яна атрыманая. Такім чынам Пруст падкрэсліваў сталасць складу рэчывы, незалежна ад месца і спосабу яго здабычы.

Не бывае правіл без выключэнняў

З закона сталасці складу вынікае, што пры адукацыі складанага злучэння хімічныя элементы злучаюцца адзін з адным ў пэўных вагавых суадносінах. Неўзабаве ў хімічнай навуцы з'явіліся звесткі аб існаванні рэчываў, якія маюць пераменны склад, які залежаў ад спосабу атрымання. Рускі навуковец М. Курнаков прапанаваў назваць гэтыя злучэнні бертоллидами, напрыклад аксід тытана, цяжкая вада, нітрыд цырконія.

У гэтых рэчываў на 1 вагавую частка аднаго элемента прыходзіцца розная колькасць іншага элемента. Так, у бінарным злучэнні вісмута з галаў на адну вагавую частка Галіі прыходзіцца ад 1,24 да 1,82 часткі вісмута. Пазней хімікі ўсталявалі, што, акрамя злучэння металаў адзін з адным, рэчывы, не падпарадкоўваюцца закону сталасці складу, ёсць у такім класе неарганічных злучэнняў, як аксіды. Бертоллиды характэрныя таксама для сульфідаў, карбідам, нітрыдаў і гидридов.

ролю ізатопаў

Атрымаўшы ў сваё распараджэнне закон сталасці рэчывы, хімія як дакладная навука змагла звязаць вагавую характарыстыку злучэння з ізатопнага утрыманнем элементаў, якія ўтвараюць яго. Успомнім, што ізатопамі лічаць атамы аднаго хімічнага элемента з аднолькавымі пратоны, але рознымі нуклонов лікамі. Улічваючы наяўнасць ізатопаў, зразумела, што вагавой склад злучэння можа быць пераменным пры ўмове сталасці элементаў, якія ўваходзяць у гэта рэчыва. Калі элемент павялічвае ўтрыманне якога-небудзь ізатопа, то і вагавой склад рэчывы таксама змяняецца. Напрыклад, звычайная вада змяшчае 11% вадароду, а цяжкая, адукаваная яго ізатопам (дэйтэрыя), - 20%.

характарыстыка бертоллидов

Як мы ўжо высветлілі раней, законы захавання ў хіміі пацвярджаюць асноўныя палажэнні атамна-малекулярнай тэорыі і з'яўляюцца абсалютна дакладнымі для рэчываў пастаяннага складу - дальтонидов. А бертоллиды маюць межы, у якіх магчыма змяненне вагавых частак элементаў. Напрыклад, у аксід четырёхвалентного тытана на адну вагавую частка металу прыходзіцца ад 0,65 да 0,67 часткі кіслароду. Рэчывы непастаяннага саставу не маюць малекулярнага будынка, іх крышталічныя рашоткі складаюцца з атамаў. Таму хімічныя формулы злучэнняў толькі адлюстроўваюць мяжы іх складу. У розных рэчываў яны розныя. Тэмпература таксама можа ўплываць на інтэрвалы змены вагавага складу элементаў. Калі два хімічных элемента ўтвараюць паміж сабой некалькі рэчываў - бертоллидов, то для іх таксама недастасоўны і закон кратных адносін.

З усіх вышэйпрыведзеных прыкладаў зробім выснову: тэарэтычна ў хіміі прысутнічаюць дзве групы рэчываў: з пастаянным і пераменным складам. Наяўнасць у прыродзе гэтых злучэнняў служыць выдатным пацвярджэннем атамна-малекулярнай вучэнні. А вось сам закон сталасці складу ўжо не з'яўляецца дамінуючым у хімічнай навуцы. Затое ён наглядна ілюструе гісторыю яе развіцця.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.birmiss.com. Theme powered by WordPress.