Розділ 2. Хімічні закони

2.1. Фундаментальні закони хімії

Хімічна наука базується на фундаментальних законах, тобто на законах, які виконуються при будь-яких умовах. Крім того, є велика кількість основних законів, які мають частковий характер, тобто виконуються тільки при певних умовах.

До фундаментальних законів відносяться атомно-молекулярне вчення, Періодичний закон Д.І.Менделєєва, закон збереження маси і енергії А. Енштейна та теорія хімічної будови О.М.Бутлерова.

Атомно-молекулярне вчення.

Вперше його висловив М.В. Ломоносов. Вчений розрізняв два ступені будови речовини  елементи (атоми) і корпускули (молекули). Згідно з вченням, прості речовини складаються з атомів одного виду, а складні  з атомів різних видів. На перших етапах розвитку хімії вважали, що всі речовини складаються з молекул. В сучасному розумінні речовини можуть мати як молекулярну, так і немолекулярну будову. Більшість твердих неорганічних речовин (основні оксиди, луги, солі) складаються з іонів або поляризованих атомів. Носієм хімічних властивостей речовини в них є сукупність частинок, кількісне співвідношення в якій відображає склад речовини, наприклад, NaCl, KOH, K₂SO₄. Тому не можна застосовувати поняття “молекула” щодо речовин з немолекулярною будовою.

Формули немолекулярних сполук базуються на результатах дослідів елементного аналізу і теж показують якісний і кількісний склад сукупності частинок, що утворюють ці речовини. Наприклад, речовина калій карбонат складається з сукупності атомів Калію, Карбону і Оксигену у співвідношенні 2:1:3, тому формула буде К₂СО₃.

В світі сучасної теорії простою речовиною називається гомосполука даного елемента в стандартному (при Р = 1,03 ^.10⁵ Па) стані.

Закон збереження маси і енергії

Історично склалося так, що спочатку були сформульовані два закони  закон збереження маси (в хімії) та закон збереження енергії (в фізиці) (Ломоносов, 1760 рік). В 1905 році Ейнштейн довів звязок між масою та енергією, який кількісно виражається співвідношенням

Е = mc²,

де с  швидкість світла у вакуумі ( 3^.10⁸ мсек), m – маса матерії. У звичайних хімічних процесах кількість енергії коливається у межах 100...1000 кДж. Цій зміні відповідає дуже мала зміна маси, яку неможливо виміряти сучасними приладами, тому вважають, що в хімічних реакціях маса речовин залишається сталою. У ядерних реакціях зміни енергії складають мільйони та мільярди кДж, тому зміну маси можна зафіксувати, що підтверджує цей закон.

Періодичний закон

Періодичний закон  найбільше узагальнення в хімії. Його табличний вираз  Періодична система. Закон був сформульований у 1871 році Д.І.Менделєєвим. Сучасне формулювання його таке: властивості елементів і їх сполук знаходяться в періодичній залежності від заряду ядра їх атомів.

Теорія хімічної будови

Теорія була висловлена у 1861 році видатним російським вченим О.М. Бутлеровим. До нього вважали, що властивості сполук визначаються тільки їх кількісним та якісним складом. Спочатку ця теорія була використана у органічній хімії, але потім стала загальнохімічною теорією. Відповідно до неї, властивості сполук залежать не тільки від якісного і кількісного складу але й від хімічної будови речовин, тобто взаємного розташування атомів в молекулі, їх впливу один на одного, хімічного звязку між ними.