Стехиометрические законы химии. Пшестанчик В.Р - 36 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

36
мических элементов, подойти к важнейшей характеристике атомов – ва-
лентности, и в дальнейшем – открыть периодический закон и создать пе-
риодическую систему элементов. Не случайно в истории химии закон крат-
ных отношений считается вершиной атомистики Дальтона.
Однако атомистика Дальтона в известном смысле была шагом назад по
сравнению с атомистикой Ломоносова, который четко различал два уровня
химической организации вещества – «элементы» (в современном понима-
нии – атомы) и «корпускулы» (молекулы в современном смысле). Дальтон
же говорил лишь о «простых» и «сложных» атомах . Хотя на первый взгляд
это различие не очень принципиально (не все ли равно, как назвать, напри-
мер , HCl – молекулой или «сложным атомом»), в действительности здесь
скрыта принципиальная проблема. Об этом мы поговорим , рассматривая за-
кон объемных отношений , и далее обсуждая вопросы , связанные с опреде-
лением относительных атомных масс .
5. Закон объемных отношений. Гипотеза Авогадро
Закон объемных отношений открыл французский химик и физик Жо-
зеф Луи Гей - Люссак (J. L. Gay-Lussac, 1778-1850) в 1808 году. Гей - Люссак ,
как известно из школьного курса физики, – автор одного из газовых законов
( изменение объема газа с температурой при постоянном давлении). Но здесь
речь идет о другом его законе:
Объемы реагирующих газов относятся между собой и к объемам
образующихся газов как небольшие целые числа.
Следует особо подчеркнуть, что этот закон был установлен экспери-
ментально , а в естественных науках существует принцип : эксперимент –
это высший судья (Его Величество – эксперимент). И если теория входит в
противоречие с экспериментом , то тем хуже для теории, а не для экспери-
мента . Этим тезисом мы будем не раз пользоваться в дальнейшем .
К слову сказать, в науке наиболее ценны те эксперименты , которые не
укладываются в рамки существующих теорий . Именно они заставляют науку
развиваться , создавать новые теории.
При изучении газовых реакций Гей - Люссаком экспериментально было
обнаружено, что 1 л водорода полностью реагирует с 1 л хлора и при этом
образуются 2 л хлороводорода:
водород + хлор = хлороводород,
1 л 1 л 2 л
т.е. объемы реагирующих и образующихся газов относятся как 1 : 1 : 2.
Точно так же, например , 1 л водорода реагирует без остатка с 0,5 л ки-
слорода и при этом образуется 1 л водяного пара:
водород + кислород = вода (пар ),
1 л 0,5 л 1 л
т.е. объемы реагентов относятся как 1 : 0,5 : 1 или 2 : 1 : 2 (небольшие и це-
лые числа!). Отметим , что мы специально не пишем здесь химические сим -
волы – не только потому, что в то время их еще не было, но и по другой , бо-
лее важной причине. 
                                         36

м ическ их элем ентов, п одойти к важ нейш ей хар ак тер истик е атом ов – ва-
лентности, и в дальнейш ем – отк р ыть п ер иодическ ий з ак он и создать п е-
р иодическ ую систем у элем ентов. Н е случайно в истор иихим иизак он к р ат-
ных отнош ений считается вер ш иной атом истик иД альтона.
       О днак о атом истик аД альтонав из вестном см ыслебылаш агом наз ад п о
ср авнению сатом истик ой Л ом оносова, к отор ый четк о р аз личал дваур овня
хим ическ ой ор ганизации вещ ества – «элем енты» (в совр ем енном п оним а-
нии – атом ы) и «к ор п уск улы» (м олек улы в совр ем енном см ысле). Д альтон
ж е говор ил лиш ь о «п р остых» и «слож ных» атом ах. Хотя нап ер вый взгляд
это р азличиене оченьп р инцип иально (не вселир авно, к ак наз вать, нап р и-
м ер , HCl – м олек улой или «слож ным атом ом » ), в действительности здесь
ск р ытап р инцип иальная п р облем а. О б этом м ы п оговор им , р ассм атр ивая за-
к он объем ных отнош ений, идалее обсуж дая воп р осы, связанные соп р еде-
лением относительных атом ных м асс.
              5. Закон объ емн ы хотн ошен ий. Г ипотезаА вог адро
       Зак он объем ных отнош ений отк р ыл ф р анцуз ск ий хим ик и ф изик Ж о-
з еф Л уи Гей-Л ю ссак (J. L. Gay-Lussac, 1778-1850) в 1808 году. Гей-Л ю ссак ,
к ак известно из ш к ольного к ур саф из ик и, – автор одного из газ овых з ак онов
(изм енениеобъем агаз астем п ер атур ой п р ип остоянном давлении). Н оздесь
р ечьидетодр угом егоз ак оне:
       О бъ емы реаг ирую щих г азов отн осятся меж ду собой и к объ емам
образую щихся г азов как н ебольшиецелы ечисла.
       Следует особо п одчер к нуть, что этот зак он был установлен экс пе ри-
м е нт ально , а в естественных наук ах сущ ествует п р инцип : эк сп ер им ент –
это высш ий судья (Е го В еличество – эк сп ер им ент). И еслитеор ия входитв
п р отивор ечие с эк сп ер им ентом , то тем хуж е для теор ии, а не для эк сп ер и-
м ента. Э тим тез исом м ы будем нер аз п ользоваться в дальнейш ем .
       К слову ск аз ать, в наук енаиболее ценны те эк сп ер им енты, к отор ыене
ук ладываю тся в р ам к исущ ествую щ их теор ий. И м енноониз аставляю тнаук у
р азвиваться, соз даватьновыетеор ии.
       П р ииз учении газ овых р еак ций Гей-Л ю ссак ом эк сп ер им ентально было
обнар уж ено, что 1 л водор одап олностью р еагир ует с 1 л хлор а ип р иэтом
обр азую тся 2 лхлор оводор ода:
                              водор од + хлор = хлор оводор од,
                               1л          1л          2л
т.е. объем ы р еагир ую щ их иобр аз ую щ ихся газов относятся к ак 1 : 1 : 2.
       Т очно так ж е, нап р им ер , 1 л водор одар еагир ует без остатк ас0,5 л к и-
слор одаип р иэтом обр азуется 1 лводяногоп ар а:
                              водор од+ к ислор од = вода(п ар ),
                                1л          0,5 л      1л
т.е. объем ы р еагентов относятся к ак 1 : 0,5 : 1 или2 : 1 : 2 (небольш иеице-
лые числа!). О тм етим , что м ы сп ециально неп иш ем здесьхим ическ иесим -
волы – нетольк оп отом у, что в то вр ем я их ещ енебыло, ноип одр угой, бо-
лееваж ной п р ичине.

Страницы