Основні кількісні закони
Закон збереження маси речовини
Найважливіше значення для хімії мало встановлення М.В. Ломоносовим закону збереження маси, що є наслідком загального природного закону збереження матерії та руху. У листі до Д. Ейлера (1748 р.) він говорив: “Всі зміни, в натурі трапляються, такого суть стану, що, скільки чого в одного тіла забереться, стільки долучиться до іншого, якщо де вбуде кілька матерії, то помножиться в іншому місці. Цей загальний закон простягається й у правила руху” (Ломоносов М. У. Праці з фізики і хімії.– М., 1951.–Т. II.– З. 188).
Це положення Ломоносов підтвердив експериментально в 1756, повторивши досліди Р. Бойля з прожарювання металів в запаяних скляних ретортах. Він показав, що якщо посудина, що містить метал, зважити до і після прожарювання, не розкриваючи його, маса залишається без змін. При нагріванні металу у відкритій реторті маса збільшується за рахунок його з'єднання з повітрям, що проникає в посудину.
Аналогічні експерименти зробив у 1777 р. А. Лавуазьє, який після відкриття в 1774 р. Д. Прістлі кисню вже знав якісний та кількісний склад повітря.
1.1.2. Закон сталості складу
Пруст в 1801 р. встановив, що кожна хімічна сполука незалежно від способу отримання має постійний склад. Наприклад, оксид вуглецю (IV) можна отримати за будь-якою з реакцій, представлених рівняннями:
Твердження, протилежне закону про сталість складу речовин: кожному певному складу відповідає лише одне хімічна сполука, неправильно. Дійсно, диметиловий ефір і етиловий спирт мають однаковий хімічний склад С2Н6О, але відрізняються один від одного структурою молекул, тобто порядком з'єднання в них атомів (ізомери):
ЗаконПостійність складу суворо справедлива лише для речовин з молекулярною структурою. Пізніше стало відомо про існування хімічних сполук змінного складу (т.зв. нестехіометричні сполуки), наприклад, TiO1,9-2,0.
1.1.3. Закон еквівалентів
В. Ріхтер (1792–1794 рр.) встановив, що хімічні елементи з'єднуються один з одним, а речовини реагують в еквівалентних кількостях.
У сучасній хімічній літературі підеквівалентоммають на увазіреальну частинку або її частку, яка в кислотно-основних реакціях відповідає одному іону Н+(або іншому однозарядному іону ), а окислювально-відновних – одному електрону.
1.1.4. Закон кратних відносин
Якщо два елементи утворюють один з одним кілька хімічних сполук, то на ту саму масу одного з них припадають такі маси іншого, які відносяться між собою як прості цілі числа(Д. Дальтон, 1803 р.). Закон кратних відносин являє собою подальший розвиток закону еквівалентів, заснований на послідовному аналізі рядів хімічних сполук, що утворюються при взаємодії один з одним двох будь-яких хімічних елементів. Дані таблиці 1.1 ілюструють цей Закон.
Відношення мас кисню та азоту в оксидах
Надалі Д. Дальтон (1776-1844 рр.), Використовуючи відкритий ним закон кратних відносин, а також закони еквівалентів і сталості складу, створив нову версію атомістичної теорії, засновану на кількісних співвідношеннях, що виникають при взаємодії між хімічними елементами.
Доказ сталості складу для найрізноманітніших хімічних сполук вже було саме собою свідченням на користь дискретної будови матерії. Застосування ж закону сталостіскладу для аналізу будь-якого із зазначених рядів показує, що існування двох (або декількох) сполук, що утворюються при взаємодії будь-якої пари хімічних елементів, можливе лише в тому випадку, коли склад сполук відрізнятиметься один від одного на цілі атоми. Природно, що ці відмінності у складі хімічних сполук ряду, втім, як і самі основні закони хімії, справедливі лише за умови, що матерія справді складається з найменших неподільних частинок.
Висуваючи нову версію атомістичної теорії, що спирається на основні хімічні закони, і віддаючи шану давньогрецьким філософам-атомістам, Д. Дальтон зберіг запропоновану ними назву для найдрібніших неподільних частинок матерії – атом. І, нарешті, використання закону сталості складу та закону кратних відносин дозволило Д. Дальтон встановити значення відносних атомних мас елементів, приймаючи за одиничну – масу атома водню. Так, атом Дальтона, що має конкретну матеріальну властивість – атомну масу, з абстрактної моделі перетворився на конкретне хімічне поняття. З введенням у хімію поняття "атомна маса" наука переходить на більш високий ступінь свого розвитку.
Водночас атомістика Дальтона ще вільна від недоліків: у ній немає поняття «молекули», а існують лише «складні атоми».