56. Единство реагентов и продуктов

Единство реагентов и продуктов реакций отображается законом сохранения массы вещества.

Масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.

Впервые этот закон был сформулирован в 1748 г. М. В. Ломоносовым. В 1756 г. он обосновал этот закон экспериментально. Французский химик Лавуазье в 1789 г. сформулировал закон сохранения массы веществ независимо от М. В. Ломоносова.

Закон сохранения массы веществ можно объяснить с точки зрения атомно-молекулярного учения: в ходе протекания химических реакций атомы не исчезают и не возникают из ниоткуда, общее число атомов равно 0 и после реакции остается постоянным. Например, при взаимодействии двухатомных молекул водорода и кислорода должно образоваться столько молекул воды, чтобы число атомов кислорода и водорода оставалось равным, т. е.:

2H2+ O2= 2H2O.

В реакцию вступили 4 атома водорода и 2 атома кислорода, а в результате реакции образовались 2 молекулы воды, в которых 4 атома водорода и 2 атома кислорода. Атомы имеют постоянную массу, следовательно, масса веществ не изменится и после реакции.

Закон сохранения массы веществ тесно связан с законом сохранения энергии. Энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она превращается из одного вида в другой. М. В. Ломоносов связывал эти законы во всеобщий закон природы и сформулировал это так: «Все предметы – в натуре случающиеся, такова суть состояния, что, сколько чего у одного тела отнимать, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте. Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее силою другое, столько же оно у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает».

Закон сохранения энергии и закон сохранения массы веществ объединены в один единый закон – закон вечности материи и ее движения.

Современная наука подтвердила взгляды М. В. Ломоносова. Уравнение Эйнштейна выражает взаимосвязь между массой и энергией.

Закон сохранения массы веществ является материальной основой для составления уравнений химических реакций и расчетов на их основе.

В свете приведенных выше законов следует рассмотреть закон постоянства состава вещества.

Любое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав. Впервые этот закон был сформулирован в 1808 г. французским ученым Ж. Прустом.

Закон постоянства состава вытекает из атомно-молекулярного учения. Так как вещества с молекулярной структурой состоят из одинаковых молекул, то и состав этих веществ постоянен.

Во всех случаях CO2 будет иметь состав 27,27 % углерода и 72,73 % кислорода.

Наряду с соединениями постоянного состава существуют соединения переменного состава. Н. С. Кур-наков предложил назвать первые дальтонидами (в честь Д. Дальтона), вторые – бертоллидами. Состав бертоллидов изменяется и не отвечает стехиомет-рическим отношениям. Например, оксид урана (IV) выражается формулой UO3 На самом деле он имеет состав от UO25 до UO3.