Закон постоянства состава вещества

Основные понятия атомно-молекулярного учения.

Многие вещества имеют атомное строение, т.е. состоят из атомов. Это, в первую очередь, металлы и их сплавы, а также соединения внедрения – карбиды, нитриды и др. В карбидах и нитридах атомы углерода или азота занимают пустоты в кристаллической решетке металла.

Другие вещества состоят из ионов, т.е. имеют ионное строение. Примерами таких веществ являются оксид кальция (Ca²⁺O^2-), хлорид калия(K⁺Cl^-) и др.

Большинство же веществ имеют молекулярное строение. К этому типу веществ относятся почти все органические соединения, вода (Н₂О), углекислый газ (СО₂), водород (Н₂), хлор (С1₂), кислород (О₂) и т.д.

Важную роль в развитии атомно-молекулярного учения сыграли работы великого русского ученого М.В. Ломоносова. Основные положения этого учения:

1. Большинство известных в настоящее время веществ состоят из молекул. Молекула – наименьшая частица некоторых веществ (имеющих молекулярное строение), которая имеет химические свойства и состав данного вещества. Таким образом, химические свойства молекулы определяются ее составом и химическим строением. Следует подчеркнуть, что только для веществ, имеющих молекулярное строение химические свойства молекул и веществ одинаковы. В то же время имеются некоторые вещества - полимеры, состав которых не соответствует составу молекул из которых они образованы (например, этилен и полиэтилен).

2. Молекулы состоят из атомов. Атом – электронейтральная динамическая система, состоящая из ядра, образованного протонами и нейтронами, и электронов.

3. Молекулы и атомы находятся в непрерывном движении. В частности, для входящих в состав молекул атомов и групп атомов характерно наличие поступательного, вращательного и колебательного движения.

4. При протекании химических реакций из одних веществ образуются другие вещества.

Закон постоянства состава впервые сформулировал французский ученый Ж. Пруст в 1808 г.

Каждое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет один и тот же качественный и количественный состав.

Например, оксид кальция состоит из кальция и кислорода (качественный состав). В СаO содержится 71,43 мас.% кальция и 28,57 мас.% кислорода (количественный состав). Получить оксид кальция можно в результате реакций:

2 Са + О₂ = 2 СаО,

СаСО₃ = СаО + СО₂,

Са(ОН)₂ = СаО + Н₂О,

2 Сa(NO₃)₂ = 2 CaO + 4 NO₂ + O₂.

Однако независимо от способа получения, чистый оксид кальция будет иметь приведенный выше состав.

Наряду с соединениями постоянного состава (H₂O, CO₂ и т.д.) существуют соединения переменного состава (ZrN_0,59, ZrN_0,74, ZrN_0,89 и т.д.). Первые названы дальтонидами в честь английского ученого Дж. Дальтона, вторые – бертоллидами в честь французского химика К.Л. Бертолле, предсказавшего такие соединения.

В связи с существованием бертоллидов следует уточнить формулировку закона постоянства состава. Если химическое соединение в данном агрегатном состоянии имеет молекулярную структуру, то его химический состав (т.е. состав его молекул) при данном изотопном составе исходных простых веществ остается одним и тем же, независимо от способа его получения.

Состав соединений с атомной, ионной и металлической решеткой зависит от условий получения, т.е. не является постоянным.

Таким образом, закон постоянства состава справедлив только для веществ молекулярного строения.

3. Закон для эквивалентов твёрдого, жидкого и газообразного вещества.

Дата добавления: 2014-12-10