1.2. Основные законы химии.

М.В.Ломоносов в 1748 г. открыл и в последующем экспериментально подтвердил один из основных законов химии закон сохране­ния массы: масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.

Относительные атомные и молекулярные массы являются мерой масс атомов и молекул, поэтому они позволяют сделать вывод о соотно­шении масс атомов различных элементов в молекуле сложного вещества.

В молекуле воды Н₂О содержатся два атома водорода и один атом кислорода, следовательно, массовое отношение водорода и кислорода в воде равно 2:16 (А_н = 1,008 а.е.м., А₀ = 16,00 а.е.м.).

Соотношения атомных масс элементов в соединениях устанавли­вает закон постоянства состава, выведенный Прустом: каким бы способом ни было получено вещество, его химический состав остается постоянным.

В каждом сложном веществе, независимо от способа его получе­ния, сохраняются неизменными соотношения чисел атомов и масс ато­мов, входящих в его состав элементов. Закон постоянства состава отра­жает именно атомный состав вещества: в молекулу вещества объединя­ется определенное число именно атомов одного или различных элемен­тов. Молекулу воды создают два атома водорода и один атом кислорода.

Закон кратных отношений, открытый Дальтоном, гласит: если два элемента образуют между собой несколько соединений, то массы атомов одного элемента, приходящиеся на одну и ту же массу атомов другого элемента, соотносятся между собой как небольшие целые числа.

Пример. Сера образует оксиды - диоксид SO₂ и триоксид SO₃. От­носительные атомные массы серы и кислорода равны соответственно 32 и 16. Массовое отношение серы и кислорода в SO₂ равно 32:32, а в SO₃ 32: 48. Отсюда следует, что на каждые 32 массовые части серы в этих соединениях приходится 32 и 48 массовых частей кислорода, т.е. соот­ношение массовых частей 2:2 и 2: 3.

Закон Авогадро: в равных объемах различных газов при одина­ковых физических условиях содержится одно и то же число молекул.

Из положений о том, что один моль любого вещества включает чи­сло частиц этого вещества, равное числу Авогадро, и что равные числа частиц различных газов при одинаковых физических условиях содер­жатся в равных объемах этих газов, вытекает следствие: равные количе­ства любых газов при одинаковых физических условиях занимают рав­ные объемы. В частности, объем одного моля любого газа имеет при р, Т = const одно и то же значение. Объем газа (при р, Т = const), содержа­щий 1 моль вещества или число частиц этого вещества, равное числу Авогадро, называется молярным объемом, обозначается Vm. При нор­мальных условиях (p=101,3 кПа, t=0⁰) молярный объем идеального газа равен Vm=2,241383 .

Массы равных объемов различных газов при одинаковых темпера­туре и давлении относятся друг к другу, как молекулярные (молярные) массы этих газов.

m₁/m₂ = M₁/M₂

где m₁ и m₂ - массы газов, M₁ и М₂ - молярные массы газов.

Отношение массы одного газа к массе того же объема другого га­за, взятых при одинаковых температуре и давлении, называется относи­тельной плотностью D первого газа по второму.

D = m₁/m₂, тогда D = M₁/М₂, откуда M₁= D M₂

Молярная масса газа равна его относительной плотности, умно­женной на молярную массу второго газа, по которому определялась плотность.

Часто молярную массу газа вычисляют, исходя из его плотности по водороду или по воздуху, принимая М_{Н2 =} 2 г/моль, М_возд = 29 г/моль, тогда получим следующие уравнения для вычисления молярных масс: М_г= 2 D_H; М_г= 29 D_возд,

Задача. Плотность газа по воздуху равна 2,562. Вычислите массу 10^-3м³ газа при нормальных условиях (н.у.).