Закон эквивалентов – для молекулярных соединений количество составляющих элементов пропорционально их химическим эквивалентам.

Основные положения атомно-молекулярной тео­рии

 

1. Все вещества состоят из молекул. Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

2. Молекулы состоят из атомов. Атом – наименьшая частица элемента в химических соединениях. Разным элементам соответст­вуют разные атомы.

3. Молекулы и атомы находятся в непрерывном движении.

4. При химических реакциях молекулы одних веществ превра­щаются в молекулы других веществ. Атомы при химических реак­циях не изменяются.

Развитие методов химиче­ского анализа позволило определять соотношение элементов в со­единениях.

Закон по­стоянства состава: все соединения содержат элементы в строго определенных весовых пропорциях, независимо от способа получения (Ж. Пруст, 1801-1808 гг.). Так, например, сернистый газ, полученный сжиганием серы, или действием кислот на сульфиты, или любым другим способом, всегда содержит 1 весовую часть серы и 1 весо­вую часть кислорода.

Эквивалент (Э)– частица ве­щества, которая в данной кислотно-основной реакции эк­вивалентна одному иону водорода или в данной окислитель­но-восстановительной реакции одному электрону.

Э = 1 / z (моль)

где z – степень окисления или число электронов, перешедших от восстановителя к окислителю.

Так, в Н₂О и NН₃ с 1 моль атомов водорода соединяется соответственно ½ моль атомов кислорода и ⅓ моль атомов азота, и следовательно эквивалент кислорода и азота равны ½ и ⅓ моля.

Масса 1 моля эквивалента вещества называется молярной массой эквивален­та или эквивалентной массой (m_Э)и равна мольной массе его атомов (М), деленной на валентность элемента (В) в данном соединении:

m_Э = М ∙ Э или m_Э = М / В (г/моль)

Так, эквивалентная масса кислорода и азота в Н₂О и NН₃, соответственно, вычисляются исходя из молярных масс элементов: кислорода 16∙½ = 8 г/моль и азота 14∙⅓ = 4,67 г/моль.

Эквивалент кислоты = 1 / основность (число атомов водорода);

Эквивалент основания = 1 / кислотность (число гидроксильных групп);

Эквивалент соли = 1 / валентность металла в соли · число атомов металла.

Эквивалент оксида = 1 / валентность металла · число атомов металла;

Эквивалентная масса кислоты = М (кислоты) / основность (кислоты);

Эквивалентная масса основания = М (основания) / кислотность (основания);

Эквивалентная масса оксида = М (оксида) / валентность металла · число атомов металла;

Эквивалентная масса соли = М (соли) / валентность металла в соли · число атомов металла.

Согласно закону эквивалентов: массы (объемы) реагирующих ве­ществ пропорциональны их эквивалентным массам (объемам):

m₁ : m₂ = m_Э1 : m_Э2 или V₁ : V₂ = V_Э1 : V_Э2

Закон кратных отношений: весовые доли любого из элементов в соединениях относятся друг к другу как небольшие целые числа (Д. Дальтон, 1808 г.) Из этого закона следует,что атомыэлементов соединяются в молекулы, причем молекулы содержат не­большое число атомов.

Важней­шим открытием атомно-молекулярной теории стал закон сохранения массы, который был сформулирован великим ученым М.В. Ломоносовым (1748 г.), подтвержден экспериментально им самим (1756 г.) и позже А.‑Л. Лавуазье (1789 г.).

Закон сохранения массы: масса всех веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции.

Данный закон подтвердил, что атомы являются недели­мыми и при химических реакциях не изменяются. Молекулы при ре­акции обмениваются атомами, но общее число атомов каждого вида не изменяется, и поэтому общая масса веществ в процессе реакции сохраняется.

Закон сохранения массы является частным случаем общего зако­на природы – закона сохранения энергии: энергия изолированной системы постоянна. Энергия – это мера движения и взаимодействия различных видов материи. При любых процессах в изолированной системе энергия не производится и не уничтожается, она может только переходить из одной формы в дру­гую.

Одной из форм энергии является так называемая энергия покоя, которая связана с массой соотношением Эйнштейна: Е₀ = m₀ ∙ с²,где с – скорость света в вакууме (с = 3∙10⁸ м/с). Это соотношение показывает, что масса может переходить в энергию и наоборот. Именно это и происходит во всех ядерных реакциях, и поэтому за­кон сохранения массы в ядерных процессах нарушается. Однако, за­кон сохранения энергии остается справедливым и в этом случае, ес­ли учитывать энергию покоя.

В химических реакциях изменение массы, вызванное выделением или поглощением энергии, очень мало и изменение массы невозможно зарегистри­ровать экспериментально, поэтому можно утверждать, что в хими­ческих реакциях закон сохранения массы выполняется практически точно.