ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ
Термин «стехиометрия» (в буквальном переводе с греч. – измерение
стихий ) впервые был введен в конце XVIII в. (1793 г.) немецким ученым
И . Б . Рихтером (Richter) (1762-1807) при изучении количественных отноше-
ний между кислотами и основаниями в реакциях нейтрализации. Историче-
ски он как бы восходит к периоду средневековой алхимии, когда считалось,
что все вещества состоят из четырех элементов- стихий (воды, огня , воздуха
и земли), и превращения веществ рассматривались как «смешивание» этих
стихий в определенных пропорциях. В настоящее время термин «стехио-
метрия» означает определение тех массовых (или объемных – для газов) со-
отношений , в которых между собой реагируют вещества. Ведь отличитель-
ной особенностью химического взаимодействия является то, что оно осу-
ществляется не в произвольных, а в строго определенных соотношениях,
которые как раз и регулируются стехиометрическими законами. Понятие
«стехиометрия» и производные от него широко используются в современ-
ной химической терминологии. Так , коэффициенты перед формулами ве-
ществ в уравнениях химических реакций называются стехиометрическими
коэффициентами, индексы , указывающие количество атомов в формулах
соединений – это стехиометрические индексы, соотношения компонентов,
при которых они реагируют без остатка («знаменитые» 7 г железа и 4 г серы)
– это стехиометрические соотношения и т. п .
Открытие стехиометрических законов тесно связано с превращением
химии в количественную науку. Эти законы позволили укрепить в химии
представления , связанные с существованием атомов и молекул. В свою оче-
редь, атомистические воззрения позволили объяснить и понять смысл сте-
хиометрических законов. История открытия , эволюция стехиометрических
законов и их современное содержание весьма показательны и поучительны с
точки зрения развития основных, фундаментальных понятий химии, таких
как постоянство и переменность состава, проблемы валентности и химиче-
ской связи, реакционная способность веществ и т. п . Наряду с периодиче-
ским законом , теорией химического строения и учением о химических про-
цессах стехиометрические законы относят к основным законам химии.
Между тем в современной школьной программе по химии этим зако-
нам уделено мало внимания . Обсуждается закон сохранения массы веществ ,
упоминается (вскользь, как почти очевидный ) закон постоянства состава и
разбирается закон Авогадро, причем в отрыве от остальных законов , что не
способствует его глубокому восприятию .
Известны пять стехиометрических законов химии: закон сохранения
массы веществ , закон постоянства состава веществ , закон эквивалентов , за-
кон кратных отношений , закон объемных отношений . К ним примыкает за-
кон Авогадро, сформулированный вначале в качестве гипотезы для объяс-
нения закона объемных отношений , но в настоящее время имеющий само-
стоятельное значение. Все эти законы были открыты в исторически не-
большой промежуток времени – в конце XVIII – первом десятилетии XIX
3
С Т Е ХИ О М Е Т Р И Ч Е С К И Е ЗА К О Н Ы ХИ М И И
Т ер м ин «стехиом етр ия» (в бук вальном п ер еводе с гр еч. – изм ер ение
стихий) вп ер вые был введен в к онце XVIII в. (1793 г.) нем ецк им ученым
И .Б. Рихтер ом (Richter) (1762-1807) п р иизучениик оличественных отнош е-
ний м еж ду к ислотам ииоснованиям ив р еак циях нейтр ализ ации. И стор иче-
ск ион к ак бы восходитк п ер иоду ср едневек овой алхим ии, к огдасчиталось,
что всевещ ествасостоятиз четыр ех элем ентов-стихий (воды, огня, воздуха
и зем ли), и п р евр ащ ения вещ еств р ассм атр ивались к ак «см еш ивание» этих
стихий в оп р еделенных п р оп ор циях. В настоящ ее вр ем я тер м ин «стехио-
м етр ия» означает оп р еделениетех м ассовых (илиобъем ных – для газ ов) со-
отнош ений, в к отор ых м еж ду собой р еагир ую твещ ества. В едьо т лич ит е ль-
но й о с о б е нно с т ью хим ич е с ко го взаим о д е й с т вия является то, что оно осу-
щ ествляется не в п р оизвольных, а в с т ро го о пре д е ле нных соотнош ениях,
к отор ые к ак р аз и р егулир ую тся стехиом етр ическ им и зак онам и. П онятие
«стехиом етр ия» и п р оизводные от него ш ир ок о исп ольз ую тся в совр ем ен-
ной хим ическ ой тер м инологии. Т ак , к оэф ф ициенты п ер ед ф ор м улам и ве-
щ еств в ур авнениях хим ическ их р еак ций называю тся с т е хио м е т рич е с ким и
ко эффицие нт ам и, индек сы, ук азываю щ ие к оличество атом ов в ф ор м улах
соединений – это с т е хио ме т рич е с кие инд е кс ы, соотнош ения к ом п онентов,
п р ик отор ых онир еагир ую тбез остатк а(«з нам енитые» 7 г ж елез аи4 г сер ы)
– этос т е хио м е т рич е с кие с о о т но ше ния ит.п .
О тк р ытие стехиом етр ическ их зак онов тесно связано с п р евр ащ ением
хим ии в к оличественную наук у. Э ти зак оны п озволили ук р еп ить в хим ии
п р едставления, связ анныессущ ествованием атом ов им олек ул. В свою оче-
р едь, атом истическ ие возз р ения п озволили объяснить ип онять см ысл сте-
хиом етр ическ их зак онов. И стор ия отк р ытия, эволю ция стехиом етр ическ их
з ак онов иих совр ем енноесодер ж аниевесьм ап ок азательны ип оучительны с
точк и з р ения р аз вития основных, ф ундам ентальных п онятий хим ии, так их
к ак п остоянство ип ер ем енность состава, п р облем ы валентностиихим иче-
ск ой связи, р еак ционная сп особность вещ еств и т.п . Н ар яду с п ер иодиче-
ск им з ак оном , теор ией хим ическ ого стр оения иучением охим ическ их п р о-
цессах стехиом етр ическ иез ак оны относятк осн овн ы м закон ам химии.
М еж ду тем в совр ем енной ш к ольной п р огр ам м е п о хим ии этим з ак о-
нам уделено м ало вним ания. О бсуж дается з ак он сохр анения м ассы вещ еств,
уп ом инается (вск ользь, к ак п очти очевидный) зак он п остоянства состава и
р азбир ается зак он А вогадр о, п р ичем в отр ывеотостальных з ак онов, что не
сп особствуетегоглубок ом у восп р иятию .
И звестны п ять стехиом етр ическ их зак онов хим ии: зак он сохр анения
м ассы вещ еств, з ак он п остоянствасостававещ еств, з ак он эк вивалентов, за-
к он к р атных отнош ений, з ак он объем ных отнош ений. К ним п р им ык аетза-
к он А вогадр о, сф ор м улир ованный вначале в к ачестве гип отезы для объяс-
нения з ак она объем ных отнош ений, но в настоящ ее вр ем я им ею щ ий сам о-
стоятельное значение. В се эти зак оны были отк р ыты в истор ическ и не-
больш ой п р ом еж уток вр ем ени– в к онце XVIII – п ер вом десятилетии XIX
