Стехиометрические законы — основные законы физики , включающие законы количественных соотношений между реагирующими веществами . Составляют раздел химии стехиометрии . Стехиометрия включает в себя: закон Авогадро , закон постоянства состава вещества , , , закон сохранения массы вещества и некоторые другие. В основу составления химических уравнений положен метод материального баланса, основанный на законе сохранения массы .

Закон сохранения массы вещества (закон сохранения материи)

Закон физики и химии , согласно которому масса физической системы сохраняется при всех природных и искусственных процессах. В метафизической форме, согласно которой вещество несотворимо и неуничтожимо, этот закон известен с древнейших времён. Позднее появилась количественная формулировка, согласно которой мерой количества вещества является вес (с конца XVII века — масса).

Из истории

Изначально закон сохранения массы исторически понимался как одна из формулировок закона сохранения материи . Одним из первых его сформулировал древнегреческий философ Эмпедокл ( V век до н. э. ).

Ничто не может произойти из ничего, и никак не может то, что есть, уничтожиться.

В ходе развития алхимии , а затем и научной химии , было замечено, что при любых химических превращениях суммарный вес реагентов не меняется. В 1630 году Жан Рэ , химик из Перигора , писал Мерсенну :

Вес настолько тесно привязан к веществу элементов, что, превращаясь из одного в другой, они всегда сохраняют тот же самый вес.

Позднее, в 1755 году об этом писал и М. В. Ломоносов

Все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю от бодрствования и т. д.

Современная формулировка

В химии закон читается так:

Масса веществ, вступивших в реакцию (реагентов), равна массе веществ, получившихся в результате реакции (продуктов)

В качестве примера можно обратиться к обычным уравнениям химических реакций

Примеры нескольких химических реакций. Количество вещества продуктов реакции получается столько же, сколько было изначально.
${\displaystyle {\mathsf {2H_{2}+O_{2}\rightarrow 2H_{2}O}}}$
${\displaystyle {\mathsf {2Na+2H_{2}O\rightarrow 2NaOH+H_{2}\uparrow }}}$
${\displaystyle {\mathsf {3Ba(NO_{3})_{2}+2K_{3}PO_{4}\rightarrow Ba_{3}(PO_{4})_{2}\downarrow +6KNO_{3}}}}$
${\displaystyle {\mathsf {Fe_{2}O_{3}+3CO\rightarrow 2Fe+3CO_{2}\uparrow }}}$
${\displaystyle {\mathsf {2C_{2}H_{6}+7O_{2}\rightarrow 4CO_{2}\uparrow +6H_{2}O}}}$

Исходя из этого закона — в любой химической реакции число взаимодействующих атомов остается неизменным, происходит только их перегруппировка с разрушением исходных веществ и с последующим образованием новых. Коэффициенты перед формулами химических соединений называются стехиометрическими.

Закон постоянства состава вещества

Закон постоянства состава вещества ( Ж. Л. Пруст ). Один из основных законов химии гласящий, что любое определенное химически чистое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же химических элементов . Такие соединения называются дальтонидами или стехиометрическими. Читается так:

Каждое чистое вещество, каким бы способом оно ни было получено, всегда имеет один и тот же состав и свойства

Данный закон не распространяется на так называемые бертоллиды (соединения переменного состава, не подчиняющиеся законам постоянных и кратных отношений. Являются нестехиометрическими бинарными соединениями переменного состава), так как их состав меняется, в зависимости от способа их получения

Закон кратных отношений

Закон кратных отношений ( Д.Дальтон ) — открыт в 1803 году и истолкован с позиций атомизма .

Если два элемента образуют между собой несколько молекулярных соединений, то масса одного элемента, приходящаяся на одну и ту же массу другого, относятся между собой как небольшие целые числа.

1) При взаимодействии азота с кислородом образуются пять оксидов. В образующихся молекулах на 1 грамм азота приходится 0,57, 1,14, 1,71, 2,28, 2,85 грамм кислорода. Их составы N ₂ O , NO , N ₂ O ₃ , NO ₂ , N ₂ O ₅ .

Разделив числа нижней строки на 0,57, видим, что они относятся как 1:2:3:4:5.

2) Хлористый кальций образует с водой 4 кристаллогидрата , состав которых выражается формулами: CaCl ₂ · H ₂ O , CaCl ₂ · 2H ₂ O , CaCl ₂ · 4H ₂ O , CaCl ₂ · 6H ₂ O , то есть во всех этих соединениях массы воды, приходящиеся на одну молекулу CaCl ₂ , относятся как 1:2:4:6.

Примечания

Литература

• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химия. Для школьников старших классов и поступающих в вузы: Теоретические основы. Вопросы. Задачи. Тесты: Учеб. пособие под редакцией Р. А. Лидина — 2-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2002. — 576 с. — ISBN 5-7107-5309-2 .