Kemi tilhører kategorien eksakte videnskaber og sammen medmatematik og fysik etablerer lovene for materiens eksistens og udvikling, der består af atomer og molekyler. Alle processer, der forekommer både i levende organismer og blandt objekter af livløs natur, er baseret på fænomenet transformation af masse og energi. Loven om konstans af stofsammensætning, hvis undersøgelse denne artikel vil blive afsat til, er grundlaget for processerne i den uorganiske og organiske verden.
At forstå essensen af de love, der styrermateriel virkelighed, skal du have en idé om, hvad den består af. Ifølge den store russiske videnskabsmand MV Lomonosov, "Fysikere og især kemikere burde være i mørke uden at kende strukturens indre partikler." Det var ham, der i 1741 først teoretisk og derefter bekræftet ved eksperimenter opdagede kemilovene, der tjener som grundlag for studiet af levende og ikke-levende stof, nemlig: alle stoffer er sammensat af atomer, der er i stand til at danne molekyler. Alle disse partikler er i kontinuerlig bevægelse.
Efter 50 år begyndte Lomonosovs ideer at udvikle sigEngelsk videnskabsmand J. Dalton. Forskeren udførte de vigtigste beregninger for at bestemme atommasserne af kemiske grundstoffer. Dette tjente som det vigtigste bevis for sådanne antagelser: massen af et molekyle og et stof kan beregnes under kendskab til atomvægten af de partikler, der udgør dets sammensætning. Både Lomonosov og Dalton mente, at molekylet af forbindelsen uanset fremgangsmåden til fremstilling altid vil have den samme kvantitative og kvalitative sammensætning. Oprindeligt var det i denne form, at loven om bestandighed af sammensætningen af stof blev formuleret. Når man anerkender Daltons enorme bidrag til videnskabens udvikling, kan man ikke forblive tavs om de irriterende fejl: benægtelse af molekylstrukturen af enkle stoffer som ilt, nitrogen, brint. Forskeren mente, at kun komplekse kemikalier har molekyler. I betragtning af Daltons enorme autoritet i videnskabelige kredse påvirkede hans misforståelser udviklingen af kemi negativt.
Opdagelsen af et sådant kemisk postulat som lovenkonstanten af sammensætningen af et stof blev mulig på grund af ideen om at bevare massen af stoffer, der trådte ind i en reaktion og blev dannet efter den. Ud over Dalton blev målingen af atommasser udført af I. Berzelius, der sammensatte en tabel over atomvægte af kemiske grundstoffer og foreslog deres moderne betegnelse i form af latinske bogstaver. I øjeblikket bestemmes massen af atomer og molekyler ved hjælp af et carbon-nanorør. Resultaterne opnået i disse undersøgelser bekræfter de eksisterende love om kemi. Tidligere brugte forskere en enhed som et massespektrometer, men den komplicerede vejningsteknik var en alvorlig fejl i spektrometri.
Formuleret af M.V. Lomonosov, det ovennævnte kemiske postulat, beviser det faktum, at atomer, der udgør reagenserne og produkterne under reaktionen, ikke forsvinder hvor som helst og ikke vises ud af ingenting. Deres antal forbliver uændret før og efter den kemiske proces. Da massen af atomer er konstant, fører denne kendsgerning logisk til loven om bevarelse af masse og energi. Desuden erklærede videnskabsmanden denne regelmæssighed som et universelt naturprincip, der bekræfter energiomdannelsen og konstansen af materialets sammensætning.
Lad os vende os til opdagelsen af et sådant postulat som lovenkonsistens af sammensætning. Kemi i slutningen af det 18. - begyndelsen af det 19. århundrede er en videnskab, inden for hvilken der blev ført videnskabelige tvister mellem to franske forskere, J. Proust og C. Berthollet. Den første hævdede, at sammensætningen af stoffer dannet som et resultat af en kemisk reaktion hovedsageligt afhænger af reagensernes art. Berthollet var sikker på, at sammensætningen af forbindelserne - reaktionsprodukterne også var påvirket af den relative mængde af interagerende stoffer. De fleste kemikere i starten af forskningen støttede ideerne fra Proust, som formulerede dem som følger: sammensætningen af en kompleks forbindelse er altid konstant og afhænger ikke af, hvordan den blev opnået. Imidlertid bekræftede yderligere undersøgelse af flydende og faste opløsninger (legeringer) K. Berthollets tanker. Loven om konstant sammensætning var uanvendelig for disse stoffer. Desuden fungerer det ikke for forbindelser med ioniske krystalgitter. Sammensætningen af disse stoffer afhænger af de metoder, hvormed de opnås.
Ethvert kemikalie, uanset metodendens modtagelse har en konstant kvalitativ og kvantitativ sammensætning. Denne formulering karakteriserer den konstante lov om sammensætning af stof, foreslået af J. Proust i 1808. Som bevis citerer han følgende figurative eksempler: malakit fra Sibirien har den samme sammensætning som mineralet, der udvindes i Spanien; der er kun et stof i verden, cinnabar, og det betyder ikke noget, fra hvilket depositum det opnås. Således understregede Proust konstansen af sammensætningen af stoffet, uanset sted og metode til ekstraktion.
Det følger af loven om sammensætningens konstante, at klVed dannelsen af en kompleks forbindelse kombineres kemiske grundstoffer med hinanden i bestemte vægtforhold. Snart optrådte der information inden for kemisk videnskab om eksistensen af stoffer med en variabel sammensætning, der var afhængig af produktionsmetoden. Den russiske videnskabsmand M. Kurnakov foreslog at kalde disse forbindelser berthollider, for eksempel titaniumoxid, tungt vand, zirconiumnitrid.
Disse stoffer har 1 vægtdele af et elementtegner sig for en anden mængde af et andet element. Så i en binær forbindelse af vismut med gallium tegner en vægtdel af gallium sig for fra 1,24 til 1,82 dele af vismut. Senere fandt kemikere, at ud over at kombinere metaller med hinanden, er stoffer, der ikke overholder loven om sammensætningens konstante, i en sådan klasse af uorganiske forbindelser som oxider. Berthollider er også karakteristiske for sulfider, carbider, nitrider og hydrider.
At have loven om konstantitet til deres rådighedstoffer, kemi som en nøjagtig videnskab var i stand til at forbinde vægten karakteristisk for en forbindelse med det isotopiske indhold af de grundstoffer, der danner den. Husk at isotoper er atomer i et kemisk element med samme proton, men forskellige nukleontal. I betragtning af tilstedeværelsen af isotoper er det klart, at en sammensætnings vægtsammensætning kan være variabel, forudsat at elementerne, der udgør dette stof, er konstante. Hvis et element øger indholdet af en hvilken som helst isotop, ændres også stoffets vægtsammensætning. For eksempel indeholder almindeligt vand 11% brint, og tungt vand, dannet af dets isotop (deuterium), 20%.
Som vi fandt ud af tidligere, er bevarelsesloven ikemi bekræfter de grundlæggende bestemmelser i atom-molekylær teori og er helt korrekte for stoffer med konstant sammensætning - daltonider. Berthollides har grænser, inden for hvilke en ændring i vægtdelene af elementer er mulig. For eksempel udgør en vægtdel af metallet i tetravalent titaniumoxid fra 0,65 til 0,67 dele ilt. Stoffer med variabel sammensætning har ikke en molekylær struktur, deres krystalgitter består af atomer. Derfor afspejler de kemiske formler af forbindelser kun grænserne for deres sammensætning. De er forskellige for forskellige stoffer. Temperatur kan også påvirke ændringsområderne i elementernes vægtsammensætning. Hvis to kemiske grundstoffer danner flere stoffer indbyrdes - berthollider, er loven om flere forhold ikke anvendelig for dem.
Fra alle ovenstående eksempler konkluderer vi:teoretisk er der to grupper af stoffer i kemi: med konstant og variabel sammensætning. Tilstedeværelsen af disse forbindelser i naturen er en fremragende bekræftelse af den atom-molekylære lære. Men selve loven om konstant sammensætning er ikke længere dominerende inden for kemisk videnskab. Men han illustrerer tydeligt historien om dens udvikling.
