חוק ההרכב הקבוע של החומר. חוקי שימור בכימיה

כימיה שייכת לקטגוריה של מדעים מדויקים, ובנוסף מתמטיקה ופיסיקה מקובעת את חוקי קיום וההתפתחות של חומר המורכב מאטומים ומולקולות. כל התהליכים המתרחשים ביצורים חיים, ובין אובייקטים של הטבע הדומם, היא מבוססת על תופעה של המרה של מסה ואנרגיה. חוק ההרכב הקבוע של עניין, אשר יוקדש ללימוד מאמר זה, משוכן בלב של התהליכים בעולם האורגני ואורגני.

דוקטרינה אטומית-מולקולרית

כדי להבין את החוקים השולטים במציאות חומרית, אתה צריך יש לי רעיון של מה שהוא עשה. לדברי המדען הרוסי הגדול מ V. Lomonosova "בחושך חייב לציית פיזיקה, בפרט, כימאים, בלי לדעת את המבנה הפנימי של החלקיקים." הוא היה זה בשנת 1741, בתחילה באופן תיאורטי ולאחר מכן אשרה ידי הניסיון, גילה את חוקי הכימיה, הם הבסיס ללימוד חיים וחומרים דוממים, כלומר: כל החומרים מורכבים מאטומים, מולקולות מסוגלות ליצור. כל חלקיקים אלה נמצאים בתנועה מתמדת.

פתיחה וטעייה ג'יי. דלטון

לומונוסוב 50 שנים מאוחר יותר החל לפתח את הרעיון של מדען אנגלי ג'ון. דלטון. מדענים יבצעו את החישובים החשובים ביותר כדי לקבוע את המשקלים האטומיים של היסודות הכימיים. זו שמשה הוכחה עיקרית של הנחות הבאות: משקל של המולקולה ואת החומר ניתן לחשב את המשקל האטומי של חלקיקים בהרכבו. כפי לומונוסוב ו דלטון האמין כי, ללא קשר לשיטה הכנה, התרכובות של המולקולה תהיינה תמיד משתנה הרכב איכותי וכמותיים. בתחילה, הוא החוק של קביעות של רכב חומר גובש באופן כזה. בהכירם את התרומה העצומה למדע דלטון, לא יכול להסתיר את השגיאה מעצבנת: מכחיש את המבנה המולקולרי של חומרים פשוטים כגון חמצן, חנקן, מימן. מדענים מאמינים כי המולקולה יש רק מסובך כימיקלים. בהתחשב היוקרה העצומה בקהילה המדעית של דלטון, ההזיות שלו שליליות השפיעו על ההתפתחות של כימיה.

כמו אטומים ומולקולות שקל

הגילוי של קביעה כימית כגון, כפי שהחוק של קביעות של הרכב משנה, כבר התאפשר הודות למושג שימור חומרים המוניים, unreacted ויצר ואילך. יתר על כן ערך מדידת דלטון אטומי המוני I. ברצליוס דיוק של שולחן המשקלים האטומיים של יסודות כימיים ואת הצעת מתקדמים וייעודם באותיות לטיניות. נכון לעכשיו משקל של אטומים ומולקולות נקבע באמצעות ננו-צינורית פחמן. התוצאות שהתקבלו במחקרים אלה לאשר את החוקים הקיימים של כימיה. בעבר חוקרים השתמשו מכשיר כזה כמו ספקטרומטר מסה, אבל טכניקה מסובכת נשקלה לתוך ספקטרומטריית חסרון רצינית.

למה זה כל כך חשוב הוא חוק שימור המסה של החומר

M. נוסחתו V. Lomonosovym מעל הנחה כימית בשם מוכיח את העובדה שבמהלך התגובה של האטומים היא חלק המגיבים ומוצרים אינם נעלמים ומופיעים מאין. מספרם מאוחסן ללא שינוי לפני ואחרי התהליך הכימי. הקבוע מאז המסה של האטומים, עובדה זו מובילה באופן הגיוני חוק שימור המסה והאנרגיה. יתר על כן, המדען הכריז חוק זה, כעיקרון כללי של הטבע, המאשר את interconversion אנרגיה והתמדת רכב המשנה.

רעיונות ג'יי פרוסט כאישור של התאוריה המולקולרית-האטומית

בהתייחסו לפתיחת הנחה כזו, כפי שהחוק של הרכב קבוע. כימיה של ה -18 - תחילת המאה ה -19 - מדע שבה מדענים היו מחלוקות בין שני מדענים צרפתים, ג'יי פרוסט ק Berthollet. מוצא טען כי חומרים ההרכב נוצר על ידי תגובה כימית, תלוי בעיקר באופי של חומרים כימיים. Berthollet האמין כי התרכובות על הרכב - של תוצרי התגובה מושפעות גם את הסכום היחסי של אינטראקצית חומרים. רוב הכימאים במחקרים המוקדמים תמכו ברעיון של פרוסט, אשר גבש אותם כדלקמן: הרכב במתחם הקומפלקס הוא תמיד קבוע ואינו תלוי מפרט של האופן שבו הוא התקבל. עם זאת, בדיקה נוספת של פתרונות נוזלים ומוצקים (סגסוגות) אישר חשב ק Berthollet. חוק חומרים אלה של רכב הקבוע היה לא רלוונטי. יתר על כן, זה לא עובד עבור תרכובות עם סורגים יוניים. רכב החומרים אלה תלויים בשיטות שבה הם ממוקשים.

כל חומר כימי, ללא קשר לשיטת ההכנה שלה, קומפוזיציה איכותית וכמותיים קבעה. ניסוח זה המאפיין את החוק של קביעות של רכב החומר המוצע על ידי ג'יי פרוסט ב 1808. לראיה הוא מביא בצורת הדוגמות הבאות: מלכיט מסיביר יש את אותו הרכב כמו המינרלים ממוקשים בספרד; בעולם יש רק כינאבאר אחד, ואין לה ערך מהותי של פיקדון מתקבל. לפיכך פרוסט הדגיש קביעות בהרכב של עניין, ללא קשר למקום ושיטת הייצור שלה.

אין כללים ללא חריגים

מתוך חוק ההרכב המוגדר, המסקנה היא כי הקמת המתחם מורכב של יסודות כימיים מחוברים אחד עם השני יחסי משקל מסוים. מדע כימי בקרוב הופיע מידע על קיומו של חומרים עם רכב משתנה, אשר תלוי שיטת ההכנה. מדען רוסי מ Kurnakov הציע שמות berthollides תרכובות אלה כגון תחמוצת טיטניום, מים כבדים, ניטריד זירקוניום.

חומרים אלה לכל 1 חלק לפי משקל של אלמנט אחד צריכים כמויות שונות של אלמנטים אחרים. לפיכך, במתחם בינארי של ביסמוט עם גליום על חלק אחד לפי משקל של גליום נופל 1.24 כדי 1.82 חלקים של ביסמוט. כימאים בהמשך נמצאו כי, מלבד תרכובות מתכת לכל חומרים אחרים לא לציית לחוק של פרופורציות מוחלטות, הוא נמצא זה בכיתה של תרכובות אנאורגניות כמו תחמוצות. Berthollides גם מאפיין של סולפידים, קרבידים, nitrides, ו הידרידים.

תפקידו של איזוטופים

לאחר שהייתה ברשותו של החוק של הקביעות של עניין, כימיה כמו מדע מדויק הצליחה לקשר את המאפיינים במשקל של המתחם עם תוכן איזוטופים של היסודות המרכיבים אותו. תזכיר כי איזוטופים נחשבים אטומים של יסוד כימי עם פרוטונים זהים אך נוקליאון מספרים שונים. בהתחשב בנוכחות של איזוטופים, מובן כי הרכב לפי משקל של המתחם עשוי להיות משתנה בתנאים של אלמנטים קבועים הכלולים בחומר. אם האלמנט מגביר את התוכן של כל איזוטופ ואת המשקל של החומר גם משנה. לדוגמא, מים רגילים כוללים 11% מימן, וכבד נוצר על ידי איזוטופ שלה (דאוטריום) - 20%.

berthollides מאפיינים

כפי שכבר הסברנו, חוקי השימור בכימיה לאשר את כללי היסוד של התיאוריה האטומית-מולקולריים הם אמת לאמיתה למהות הרכב קבוע - daltonides. A יש berthollides גבולות אשר יכול לשנות חלקים במשקל של אלמנטים. לדוגמה, ב תחמוצת טיטניום tetravalent לכל חלק משקל אחד של המתכת נופל .65 כדי .67 חלקים של חמצן. הרכב לא קבוע חומרים לא יש מבנה מולקולרי, סריגי הגביש שלהם מורכבים מאטומים. לכן, התרכובות הכימיות של נוסחא רק לשקף את הגבולות של הרכב שלהם. שונים הם חומרים שונים. הטמפרטורה יכולה להשפיע גם על טווחי רכב אלמנטי המשקל. אם שני יסודות כימיים יוצרים ביניהם כמה חומרים - berthollides, אז הם גם לא ניתן להחיל את החוק של פרופורציות מרובות.

מבין כל הדוגמאות לעיל כדי להסיק כי הכימיה התיאורטית שתי קבוצות של חומרים קיימים: קומפוזיציה קבועה או משתנה. בעל האופי של תרכובות אלה היא תורתו המולקולרית מעולה אישור אטומית. והנה החוק של הרכב קבוע כבר לא דומיננטי בתחום מדעי הכימי. אבל זה ממחיש את ההיסטוריה של הפיתוח שלה.