Chemie gehört zur Kategorie der exakten Wissenschaften und zusammen mitMathematik und Physik begründen die Existenz- und Entwicklungsgesetze der Materie, bestehend aus Atomen und Molekülen. Alle Prozesse, die sowohl in lebenden Organismen als auch in leblosen Objekten ablaufen, beruhen auf dem Phänomen der Umwandlung von Masse und Energie. Das Gesetz der Konstanz der Zusammensetzung des Stoffes, mit dem sich dieser Artikel befasst, ist die Grundlage der Prozesse in der anorganischen und organischen Welt.
Die geltenden Gesetze verstehenmaterielle Realität, müssen Sie eine Vorstellung davon haben, woraus es besteht. Laut dem großen russischen Wissenschaftler M. V. Lomonosov sollten „Physiker und insbesondere Chemiker nicht im Dunkeln sein und die inneren Partikel der Struktur nicht kennen.“ Er war es, der 1741 zunächst theoretisch und dann experimentell die Gesetze der Chemie entdeckte, die als Grundlage für die Erforschung der lebenden und nicht lebenden Materie dienten: Alle Substanzen bestehen aus Atomen, die Moleküle bilden können. Alle diese Partikel sind in ständiger Bewegung.
Nach 50 Jahren begannen sich Lomonosovs Ideen zu entwickelnDer englische Wissenschaftler J. Dalton. Der Wissenschaftler führte die wichtigsten Berechnungen durch, um die Atommassen chemischer Elemente zu bestimmen. Dies diente als Hauptbeweis für solche Annahmen: Die Masse eines Moleküls und einer Substanz kann berechnet werden, indem das Atomgewicht der Partikel bekannt ist, aus denen sich seine Zusammensetzung zusammensetzt. Sowohl Lomonosov als auch Dalton glaubten, dass das Molekül der Verbindung unabhängig von der Herstellungsmethode immer die gleiche quantitative und qualitative Zusammensetzung aufweist. In dieser Form wurde zunächst das Gesetz der Konstanz der Stoffzusammensetzung formuliert. Angesichts des enormen Beitrags von Dalton zur Entwicklung der Wissenschaft kann man nicht über die lästigen Fehler schweigen: die Ablehnung der molekularen Struktur einfacher Substanzen wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff. Der Wissenschaftler glaubte, dass nur komplexe Chemikalien Moleküle enthalten. Angesichts der großen Autorität von Dalton in der wissenschaftlichen Gemeinschaft wirkten sich seine Fehler negativ auf die Entwicklung der Chemie aus.
Открытие такого химического постулата, как закон Die Konstanz der Zusammensetzung der Substanz wurde durch die Idee möglich, die Masse der Substanzen, die in die Reaktion eingetreten sind und sich danach gebildet haben, aufrechtzuerhalten. Die Messung der Atommassen wurde neben Dalton von I. Berzelius durchgeführt, der eine Tabelle der Atomgewichte chemischer Elemente zusammenstellte und deren moderne Bezeichnung in lateinischen Buchstaben vorschlug. Derzeit wird die Masse von Atomen und Molekülen mit einem Kohlenstoffnanoröhrchen bestimmt. Die in diesen Studien erzielten Ergebnisse bestätigen die bestehenden Gesetze der Chemie. Früher verwendeten die Wissenschaftler ein Gerät wie ein Massenspektrometer, aber die ausgefeilte Wägetechnik war ein schwerwiegender Nachteil in der Spektrometrie.
Formuliert von M.V.Das oben von Lomonosov erwähnte chemische Postulat wird durch die Tatsache bewiesen, dass während der Reaktion die Atome, aus denen die Reaktanten und Produkte bestehen, nirgends verschwinden und nicht aus dem Nichts auftauchen. Ihre Anzahl bleibt vor und nach dem chemischen Prozess unverändert. Da die Masse der Atome konstant ist, führt diese Tatsache logischerweise zum Gesetz der Erhaltung von Masse und Energie. Darüber hinaus erklärte der Wissenschaftler diese Regelmäßigkeit zum universellen Prinzip der Natur und bestätigte die gegenseitige Umwandlung von Energie und die Beständigkeit der Zusammensetzung der Materie.
Wenden wir uns der Entdeckung eines Postulats wie des Gesetzes zuKonsistenz der Zusammensetzung. Die Chemie des späten 18. bis frühen 19. Jahrhunderts ist eine Wissenschaft, in deren Rahmen wissenschaftliche Auseinandersetzungen zwischen den beiden französischen Wissenschaftlern J. Proust und C. Bertollet geführt wurden. Die erste Behauptung besagt, dass die Zusammensetzung von Substanzen, die als Ergebnis einer chemischen Reaktion gebildet werden, hauptsächlich von der Art der Reagenzien abhängt. Bertollet war sich sicher, dass die relative Menge der wechselwirkenden Substanzen auch die Zusammensetzung der Verbindungen - Reaktionsprodukte - beeinflusst. Die meisten Chemiker zu Beginn der Forschung unterstützten die Ideen von Proust, der sie wie folgt formulierte: Die Zusammensetzung einer komplexen Verbindung ist immer konstant und nicht davon abhängig, wie sie erhalten wurde. Weitere Untersuchungen von flüssigen und festen Lösungen (Legierungen) bestätigten jedoch die Gedanken von K. Bertollet. Auf diese Substanzen war das Gesetz der Konstanz der Zusammensetzung nicht anwendbar. Darüber hinaus funktioniert es nicht für Verbindungen mit Ionenkristallgittern. Die Zusammensetzung dieser Substanzen hängt von den Methoden ab, mit denen sie extrahiert werden.
Jede Chemikalie, unabhängig von der MethodeSein Eingang hat eine konstante qualitative und quantitative Zusammensetzung. Diese Formulierung charakterisiert das Gesetz der Konstanz der Zusammensetzung eines Stoffes, der 1808 von J. Proust vorgeschlagen wurde. Als Beweis nennt er die folgenden Bildbeispiele: Malachit aus Sibirien hat die gleiche Zusammensetzung wie das in Spanien abgebaute Mineral; Es gibt nur eine Zinnober-Substanz auf der Welt, und es spielt keine Rolle, aus welcher Ablagerung sie stammt. So betonte Proust die Beständigkeit der Zusammensetzung des Stoffes, unabhängig von Ort und Methode seiner Gewinnung.
Aus dem Gesetz der Beständigkeit der Komposition folgt, dass zBei der Bildung einer komplexen Verbindung sind die chemischen Elemente in bestimmten Gewichtsverhältnissen miteinander verbunden. Bald in der chemischen Wissenschaft erschienen Informationen über die Existenz von Substanzen mit einer variablen Zusammensetzung, die von der Methode der Herstellung abhing. Der russische Wissenschaftler M. Kurnakov schlug vor, diese Verbindungen Bertollide zu nennen, zum Beispiel Titanoxid, schweres Wasser und Zirkoniumnitrid.
Diese Substanzen haben 1 Gewichtsteil eines ElementsKonto für eine andere Menge eines anderen Elements. So macht in der binären Verbindung von Wismut mit Gallium ein Gewichtsteil Gallium 1,24 bis 1,82 Teile Wismut aus. Chemiker stellten später fest, dass Substanzen, die nicht dem Gesetz der Konstanz der Zusammensetzung entsprechen, nicht nur Metalle miteinander verbinden, sondern auch zu einer solchen Klasse anorganischer Verbindungen wie Oxiden gehören. Bertollide sind auch charakteristisch für Sulfide, Carbide, Nitride und Hydride.
Das Gesetz der Beständigkeit zur Verfügung habensubstanzen, chemie als exakte wissenschaft war in der lage, das gewichtsmerkmal der verbindung mit dem isotopengehalt der elemente zu verknüpfen, aus denen sie besteht. Denken Sie daran, dass Atome desselben chemischen Elements mit identischen Protonen, aber unterschiedlichen Nukleonenzahlen als Isotope betrachtet werden. Angesichts des Vorhandenseins von Isotopen ist es klar, dass die Gewichtszusammensetzung der Verbindung variabel sein kann, vorausgesetzt, dass die in dieser Substanz enthaltenen Elemente konstant sind. Wenn ein Element den Gehalt eines Isotops erhöht, ändert sich auch die Gewichtszusammensetzung des Stoffes. Zum Beispiel enthält gewöhnliches Wasser 11% Wasserstoff und schweres Wasser, das durch sein Isotop (Deuterium) gebildet wird - 20%.
Wie wir bereits erklärt haben, sind die Erhaltungsgesetze inDie Chemie bestätigt die Grundprinzipien der atommolekularen Theorie und gilt absolut für Stoffe mit konstanter Zusammensetzung - Daltonide. Aber Bertollide haben Grenzen, in denen eine Veränderung der Gewichtsteile von Elementen möglich ist. Beispielsweise werden in vierwertigem Titanoxid 0,65 bis 0,67 Teile Sauerstoff pro Gewichtsteil des Metalls erzeugt. Substanzen variabler Zusammensetzung haben keine molekulare Struktur, ihre Kristallgitter bestehen aus Atomen. Daher geben die chemischen Formeln der Verbindungen nur die Grenzen ihrer Zusammensetzung wieder. Für verschiedene Substanzen sind sie unterschiedlich. Die Temperatur kann auch die Intervalle der Gewichtszusammensetzung der Elemente beeinflussen. Bilden zwei chemische Elemente unter sich mehrere Substanzen - Bertollide, so ist das Gesetz der Mehrfachbeziehungen auch auf diese nicht anwendbar.
Aus all den obigen Beispielen schließen wir:In der Chemie gibt es theoretisch zwei Stoffgruppen: mit konstanter und variabler Zusammensetzung. Das Vorhandensein dieser Verbindungen in der Natur ist eine hervorragende Bestätigung für atommolekulare Studien. Aber das Gesetz der Kompositionskonstanz ist in der chemischen Wissenschaft nicht mehr vorherrschend. Aber er illustriert klar die Geschichte seiner Entwicklung.
