6. Основные законы химии

6.1. Основные стехиометрические законы

Стехиометрия – раздел химии, изучающий количественные (массовые, объемные) соотношения между реагирующими веществами, то есть стехиометрические законы.

Закон сохранения массы – масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции (закон приблизителен, так как химическое взаимодействие сопровождается изменением энергии системы, а энергия и масс эквивалентны).

Закон постоянства состава – всякое чистое вещество, независимо от способа его получения, имеет постоянный качественный и количественный состав (применим только к соединениям с молекулярной структурой).

Закон эквивалентов – массы реагирующих веществ m₁,m₂ пропорциональны их эквивалентам Экв₁, Экв₂ , то есть один эквивалент одного вещества всегда реагирует с одним эквивалентом другого вещества .

Химический эквивалент элемента или соединения – такое его количество, которое взаимодействует с 1 моль атомов водорода или замещает это же их количество в химических соединениях. Согласно рекомендациям ИЮПАК (Международный союз теоретической и прикладной химии) эквивалент – частица, которая может присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим образом эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях (единицей химического эквивалента является моль). Масса 1 эквивалента называется эквивалентной массой.

6.2. Газовые законы химии

Закон Авогадро: в равных объемах любых газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится равное число молекул. Следствия из него:

1. При одинаковых условиях 1 моль любого вещества занимает одинаковый объем.

2. При нормальных условиях (н.у.), т.е. давлении 101325 Па и температуре 273,15 К, 1 моль различных газов занимает объем 22,4 л (точнее 22,414 л). Такой объем называется молярным объемом (л/моль). По аналогии – эквивалентный объем (занимаемый 1 эквивалентом).

Закон Гей-Люссака: при постоянном давлении изменение объема газа прямо пропорционально температуре .

Объединенный газовый закон: ,

где P₀, V₀, T₀ соответственно давление, объем и температура при нормальных условиях, а P, V, T – при других условиях.

Если в выражение этого закона подставить значения давления, объема и температуры при н.у. (соответствующие 1 молю газа при н.у., т.е. 22,4 л), то становится постоянным для всех газов. Это соотношение обозначается R называется универсальной газовой постоянной. С учетом R объединенный газовый закон принимает вид . Это – уравнение состояния идеального газа или уравнение Клапейрона-Менделеева (для 1 моля). Для любого количества газа , где – число молей.

Закон парциальных давлений: общее давление смеси газов, химически не взаимодействующих один с другим, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих смесь:

,

где P – общее давление, а – парциальные давление газов 1,2,3 …

Парциальное давление газа в смеси – давление, которое производило бы это же количество газа, если бы он занимал при этой же температуре весь объем, занимаемый смесью газов.