Основные законы химии. Штремплер Г.И., профессор кафедры химии и методики обучения Института химии Саратовского госуниверситета

Штремплер Г.И., профессор кафедры химии и методики обучения Института химии Саратовского госуниверситета

Им. Н.Г. Чернышевского

На правах рукописи

Методика решения

Расчетных задач по химии

Классы

(Электронное учебное пособие для студентов к дисциплине

«Информационно-математические методы решения химических задач)

Тема 1. Математические методы в формулировке и отображении важнейших количественных законов химии. Основные стехиометрические законы химии в курсе химии средней школы. Межпредметные и курсовые связи химии с физикой и математикой. Физические единицы измерения массы, плотности, давления и т.д. Основные математические понятия (пропорция, приведение к единице, проценты, графики, системы уравнений, округление чисел и т.д.) в решении химических задач. Обозначения физических и химических величин в оформлении решения задач.

Основные законы химии

Химические явления, как и все процессы в природе и обществе, протекают на основе объективных законов.

Закон постоянства состава веществ – закон, согласно которому состав индивидуального химического вещества молекулярного строения (дальтониды) всегда постоянен и не зависит от способа, места и времени получения этого вещества. Один из основных стехиометрических законов химии, на основе которого проводятся расчеты по химическим формулам. Сформулирован французским химиком Ж. Л. Прустом в начале XIX века на основе многочисленных опытных (эмпирических) данных по определению состава разнообразных веществ. Закон не распространяется на большую группу веществ немолекулярного строения (бертоллиды), состав которых может в определенной мере колебаться.

Закон сохранения массы (веществ) – суммарная масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна общей массе веществ, получившихся в результате этой реакции. Физический смысл этого закона в том, что атомы в химических процессах неделимы и в химических реакциях не изменяются. Одни молекулы в химических процессах разрушаются, другие – образуются, но общее число атомов каждого вида остается неизменным, поэтому общая масса вещества в процессе реакции остается постоянной.

В связи с тем, что химические процессы сопровождаются выделением или поглощением энергии, что обусловливает определенное (хотя и чрезвычайно малое, порядка 10^–9 г/моль) изменение массы реагирующих веществ, закон сохранения массы не является абсолютно верным. Однако изменения масс настолько малы (их невозможно зафиксировать с помощью весов), что ими в количественных расчетах можно пренебречь.

В ядерных реакциях, сопровождающихся колоссальными энергетическими эффектами, закон сохранения массы не выполняется; для таких процессов справедлив закон сохранения энергии. Сформулирован впервые в 1748 году М. В. Ломоносовым (рис. 9). Позже подтвержден французским химиком А. Лавуазье. Является частным случаем всеобщего закона сохранения.

Закон сохранения энергии – в изолированной системе независимо от происходящих в ней процессов энергия не производится и не уничтожается, а только может переходить из одной формы в другую; то есть энергия изолированной системы постоянна. Например, энергия химической реакции может переходить в электрическую, тепловую и др. виды. Закон сохранения энергии – один из наиболее общих законов окружающего мира.

Закон Авогадро – один из основных газовых законов, согласно которому в равных объемах различныхгазов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится равное число молекул. Из закона Авогадро вытекают следствия: а) относительная плотность газов при одинаковых условиях равна отношению их молярных масс; б) один моль любого газа при одинаковых условиях занимают один и тот же объем, равный 22,4×10^–3 м³/моль (округленно) при нормальных условиях; в) объемы газообразных реагентов и продуктов в химических реакциях, измеренные или приведенные к одинаковым условиям, относятся друг к другу как небольшие целые числа или как коэффициенты в уравнениях этих реакций.

Используя закон Авогадро и его следствия, были уточнены и найдены атомные и молекулярные массы многих элементов и веществ. Строго подчиняются этому закону только идеальные газы. Свойства реальных газов, отклоняются от закона Авогадро в той же степени, как и от других газовых законов.

На основе вышеприведенных и некоторых других стехиометрических законов химии проводятся различные количественные расчеты по формулам и уравнениям химических реакций.

Поиск по сайту: