3.Закон постоянства состава
(Ж.Пруст, 1808 г)
Все индивидуальные химические вещества имеют постоянный качественный и количественный состав и определенное химическое строение, независимо от способа получения.
Из закона постоянства состава следует, что при образовании сложного вещества элементы соединяются друг с другом в определенных массовых соотношениях. Такие соединения называют дальтонидами или стехиометрическими в отличие от бертолидов, состав которых зависит от способа получения. Такие соединения состоят не из молекул, а из атомов или ионов.
Пример.
CuS - сульфид меди. m(Cu) : m(S) = Ar(Cu) : Ar(S) = 64 : 32 = 2 : 1
Чтобы получить сульфид меди (CuS) необходимо смешать порошки меди и серы в массовых отношениях 2 : 1.
Если взятые количества исходных веществ не соответствуют их соотношению в химической формуле соединения, одно из них останется в избытке.
Например, если взять 3 г меди и 1 г серы, то после реакции останется 1 г меди, который не вступил в химическую реакцию. Вещества немолекулярного строения не обладают строго постоянным составом. Их состав зависит от условий получения.
Массовая доля элемента ω(Э) показывает, какую часть составляет масса данного элемента от всей массы вещества: где n – число атомов; Ar(Э) – относительная атомная масса элемента; Mr – относительная молекулярная масса вещества.
ω (Э) = (n • Ar(Э)) / Mr
Зная количественный элементный состав соединения можно установить его простейшую молекулярную формулу:
1. Обозначают формулу соединения Ax By Cz
2. Рассчитывают отношение X : Y : Z через массовые доли элементов:
ω (A) = (х • Ar(А)) / Mr(AxByCz)
ω (B) = (y • Ar(B)) / Mr(AxByCz)
ω (C) = (z • Ar(C)) / Mr(AxByCz)
X = (ω (A) • Mr) / Ar(А)
Y = (ω (B) • Mr) / Ar(B)
Z = (ω (C) • Mr) / Ar(C)
x : y : z = (ω (A) / Ar(А)) : (ω (B) / Ar(B)) : (ω (C)/ Ar(C))
3. Полученные цифры делят на наименьшее для получения целых чисел X, Y, Z.
4. Записывают формулу соединения.
4. Закон кратных отношений
(Д.Дальтон, 1803 г.)
Если два элемента образуют между собой несколько молекулярных соединений, то масса одного элемента, приходящаяся на одну и ту же массу другого, относятся между собой как небольшие целые числа.
При взаимодействии азота с кислородом образуются пять оксидов. На 1 грамм азота в образующихся молекулах приходится
0,57, 1,14, 1,71, 2,28, 2,85 грамм кислорода,
что соответствует отношением в этих оксидах
2:1, 1:1, 2:3, 1:2, 2:5;
составы этих оксидов N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5.
5. Закон простых объемных отношений
(Гей-Люссак, 1808 г.)
Объемы газов, вступающих в химические реакции, и объемы газов, образующихся в результате реакции, относятся между собой как небольшие целые числа.
Обнаруженная Гей-Люссаком закономерность объясняет закон, открытый в 1811 г. итальянским ученым Амедео Авогадро
Следствие. Стехиометрические коэффициенты в уравнениях химических реакций для молекул газообразных веществ показывают, в каких объемных отношениях реагируют или получаются газообразные вещества.
Примеры.
а) 2CO + O2 → 2CO2
При окислении двух объемов оксида углерода (II) одним объемом кислорода образуется 2 объема углекислого газа, т.е. объем исходной реакционной смеси уменьшается на 1 объем.
б) При синтезе аммиака из элементов:
N2 + 3H2 → 2NH3
Один объем азота реагирует с тремя объемами водорода; образуется при этом 2 объема аммиака – объем исходной газообразной реакционной массы уменьшится в 2 раза.
В этой реакции образования аммиака отношение объемов азота, водорода и аммиака составляет 1 : 3 : 2.