1.2. Фундаментальні та стехіометричні закони хімії

1.2.1. Закон збереження маси речовини

Вираженням принципу незнищенності матерії та руху є закон збереження маси й енергії, суть якого зводиться до того, що сумарні маса та енергія речовин, які вступили в реакцію, завжди дорівнюють сумарним масі та енергії продуктів реакції. М.В. Ломоносов (1748), по суті сформулював загальний, універсальний закон природи.

1.2.2. Закон сталості складу речовин

Будь-яка чиста речовина незалежно від способу її одержання завжди має сталий якісний та кількісний склад. Закон було відкрито у 1808 році Ж.Л.Прустом.

Розвиток хімії показав, що поряд із речовинами сталого складу, існують і речовини зі змінним складом. Перші названо долтонідами (на честь відомого англійського хіміка Дж. Долтона), а другі – бертолідами (на честь французького хіміка К. Бертоле). Склад долтонідів виражається простими хімічними формулами з цілочисельними стехіометричними індексами, наприклад: Н₂О, ВСl₃, С₆Н₁₂О₆. Склад бертолідів змінюється й у них не цілочисельні (дробні) стехіометричні індекси, Так, наприклад, оксид титану (ІІ) має склад від TiO_0,7 до TiO_1,3. У зв’язку з цим у сучасне формулювання закону слід внести уточнення: склад сполук із молекулярною будовою є сталим і не залежить від способу їх одержання. Склад сполук із не молекулярною будовою (атомною, йонною, металевою кристалічними решітками) залежить від умов одержання.

1.2.3. Закон кратних відношень

При утворенні кількох хімічних сполук із двох елементів атом одного елемента може приєднати до себе тільки ціле число атомів іншого елемента.

Якщо два елементи утворюють між собою кілька сполук, то масові кількості одного елемента, що сполучаються з однією й тією ж масовою кількістю іншого елемента, відносяться між собою, як невеликі цілі числа (Долтон, 1803).

1.2.4. Закон еквівалентів.

Хімічним еквівалентом елемента називається така його кількість, яка сполучається з 1 молем атомів гідроґену чи заміщує таку ж кількість атомів водню у хімічних реакціях. Величина еквіваленту виражається в молях.

Еквівалентна маса – маса одного еквіваленту елемента (речовини); одиниця вимірювання еквівалентної маси – г/моль (кг/моль).

Обчислити еквівалентну масу елемента у сполуці можна визначити з наступного співвідношення:

де А – молярна маса елемента, в – його валентність у сполуці.

Так еквівалентна маса кисню (в оксидах) дорівнює:

Е(О) = 16/2 = 8 г/моль.

Закон еквівалентів Речовини взаємодіють між собою у кількостях

пропорційних їхнім хімічним еквівалентам: m₁/m₂ = E₁/E₂.

де m₁ та m₂ – маси взаємодіючих речовин (г), Е₁ та Е₂ – їхні еквівалентні маси (г/моль).

Еквівалентний об’єм (V_E) – об’єм, який займає за нормальних умов еквівалент речовини. Наприклад еквівалентний об’єм кисню дорівнює 5,6 л, а еквівалентний об’єм водню – 11,2 л. У тому випадку, якщо одна з речовин газ, математичний запис закону еквівалентів виглядає наступним чином:

m/V = E/V_E.

Еквівалентом складної речовини є така її кількість, яка у даній реакції взаємодіє з одним еквівалентом водню чи одним еквівалентом іншої речовини. Еквівалентною масою кислоти є її молярна маса поділена на її ж основність (точніше, кількість заміщених катіонів гідроґену у тій чи іншій реакції). Еквівалентною масою основи є молярна маса поділена на її кислотність (точніше, кількість аніонів гідроксилу, заміщених на кислотні залишки у тій чи іншій реакції). Еквівалентною масою солі дорівнює молярній масі, поділеній на сумарний заряд позитивних або негативних іонів формульної одиниці цієї солі.