La química pertenece a la categoría de ciencias exactas, y junto conLas matemáticas y la física establecen las leyes de existencia y desarrollo de la materia, que consisten en átomos y moléculas. Todos los procesos que ocurren tanto en organismos vivos como entre objetos de naturaleza inanimada, se basan en el fenómeno de la transformación de masa y energía. La ley de constancia de la composición de la sustancia, cuyo estudio se dedicará a este artículo, es la base de los procesos en el mundo inorgánico y orgánico.
Para entender las leyes que rigenrealidad material, necesitas tener una idea de en qué consiste. Según el gran científico ruso M. V. Lomonosov, "los físicos, y especialmente los químicos, no deberían estar en la oscuridad, sin conocer las partículas internas de la estructura". Fue él quien en 1741, primero teóricamente, y luego confirmando mediante experimentos, descubrió las leyes de la química, que sirven de base para el estudio de la materia viva e inanimada, a saber: todas las sustancias consisten en átomos capaces de formar moléculas. Todas estas partículas están en continuo movimiento.
Después de 50 años, las ideas de Lomonosov comenzaron a desarrollarse.El científico inglés J. Dalton. El científico realizó los cálculos más importantes para determinar las masas atómicas de los elementos químicos. Esto sirvió como la prueba principal de tales supuestos: la masa de una molécula y sustancia se puede calcular conociendo el peso atómico de las partículas que componen su composición. Tanto Lomonosov como Dalton creían que, independientemente del método de preparación, la molécula del compuesto siempre tendrá la misma composición cuantitativa y cualitativa. Inicialmente, fue de esta forma que se formuló la ley de constancia de la composición de la sustancia. Reconociendo la enorme contribución de Dalton al desarrollo de la ciencia, uno no puede permanecer en silencio sobre los errores molestos: la negación de la estructura molecular de sustancias simples como el oxígeno, el nitrógeno y el hidrógeno. El científico creía que solo los químicos complejos tienen moléculas. Dada la gran autoridad de Dalton en la comunidad científica, sus errores afectaron negativamente el desarrollo de la química.
El descubrimiento de un postulado químico como la leyLa constancia de la composición de la sustancia se hizo posible gracias a la idea de mantener la masa de sustancias que entraron en la reacción y se formaron después de ella. Además de Dalton, la medición de masas atómicas fue realizada por I. Berzelius, quien compiló una tabla de pesos atómicos de elementos químicos y propuso su designación moderna en forma de letras latinas. Actualmente, la masa de átomos y moléculas se determina usando un nanotubo de carbono. Los resultados obtenidos en estos estudios confirman las leyes existentes de la química. Anteriormente, los científicos usaban un dispositivo como un espectrómetro de masas, pero la sofisticada técnica de pesaje era un serio inconveniente en la espectrometría.
Formulado por M.V.El postulado químico mencionado anteriormente por Lomonosov se demuestra por el hecho de que durante la reacción, los átomos que forman los reactivos y los productos no desaparecen en ninguna parte y no aparecen de la nada. Su número permanece sin cambios antes y después del proceso químico. Como la masa de los átomos es constante, este hecho conduce lógicamente a la ley de conservación de la masa y la energía. Además, el científico declaró esta regularidad como un principio universal de la naturaleza, confirmando la interconversión de la energía y la constancia de la composición de la materia.
Pasemos al descubrimiento de un postulado como la leyConsistencia de la composición. La química de finales del siglo XVIII y principios del XIX es una ciencia en cuyo marco se llevaron a cabo disputas científicas entre dos científicos franceses, J. Proust y C. Bertollet. El primero afirmó que la composición de las sustancias formadas como resultado de una reacción química depende principalmente de la naturaleza de los reactivos. Bertollet estaba seguro de que la cantidad relativa de sustancias que interactúan también afecta la composición de los compuestos: productos de reacción. La mayoría de los químicos al comienzo de la investigación apoyaron las ideas de Proust, quien las formuló de la siguiente manera: la composición de un compuesto complejo siempre es constante y no depende de cómo se obtuvo. Sin embargo, el estudio adicional de soluciones líquidas y sólidas (aleaciones) confirmó los pensamientos de K. Bertollet. Para estas sustancias, la ley de constancia de composición no era aplicable. Además, no funciona para compuestos con redes de cristales iónicos. La composición de estas sustancias depende de los métodos por los que se extraen.
Cada producto químico, independientemente del métodosu recibo, tiene una constante composición cualitativa y cuantitativa. Esta formulación caracteriza la ley de constancia de la composición de una sustancia propuesta por J. Proust en 1808. Como prueba, da los siguientes ejemplos figurativos: la malaquita de Siberia tiene la misma composición que el mineral extraído en España; solo hay una sustancia de cinabrio en el mundo, y no importa de qué depósito se obtenga. Por lo tanto, Proust enfatizó la constancia de la composición de la sustancia, independientemente del lugar y método de extracción.
Из закона постоянства состава следует, что при En la formación de un compuesto complejo, los elementos químicos están conectados entre sí en ciertas proporciones de peso. Pronto en la ciencia química, apareció información sobre la existencia de sustancias que tenían una composición variable, que dependía del método de preparación. El científico ruso M. Kurnakov propuso llamar a estos compuestos bertollides, por ejemplo, óxido de titanio, agua pesada, nitruro de circonio.
Estas sustancias tienen 1 parte en peso de un elementoexplicado por una cantidad diferente de otro elemento. Entonces, en el compuesto binario de bismuto con galio, una parte en peso de galio representa 1.24 a 1.82 partes de bismuto. Más tarde, los químicos descubrieron que, además de combinar metales entre sí, las sustancias que no obedecen la ley de la constancia de la composición pertenecen a una clase de compuestos inorgánicos como los óxidos. Las bertollidas también son características de sulfuros, carburos, nitruros e hidruros.
Получив в свое распоряжение закон постоянства sustancias, la química, como ciencia exacta, pudo vincular el peso característico del compuesto con el contenido isotópico de los elementos que lo forman. Recuerde que los átomos del mismo elemento químico con el mismo protón pero diferentes números de nucleones se consideran isótopos. Dada la presencia de isótopos, está claro que la composición en peso del compuesto puede ser variable, siempre que los elementos incluidos en esta sustancia sean constantes. Si un elemento aumenta el contenido de cualquier isótopo, entonces la composición en peso de la sustancia también cambia. Por ejemplo, el agua ordinaria contiene 11% de hidrógeno y agua pesada formada por su isótopo (deuterio) - 20%.
Как мы уже выяснили ранее, законы сохранения в La química confirma los principios básicos de la teoría atómico-molecular y es absolutamente cierta para las sustancias de composición constante: los daltonidos. Y los bertollides tienen límites en los que es posible un cambio en las partes de peso de los elementos. Por ejemplo, en óxido de titanio tetravalente, de 0,65 a 0,67 partes de oxígeno por parte en peso del metal. Las sustancias de composición variable no tienen una estructura molecular, sus redes cristalinas están compuestas de átomos. Por lo tanto, las fórmulas químicas de los compuestos solo reflejan los límites de su composición. Para diferentes sustancias, son diferentes. La temperatura también puede afectar los intervalos de la composición del peso de los elementos. Si dos elementos químicos forman entre sí varias sustancias: bertollides, entonces la ley de las relaciones múltiples tampoco es aplicable a ellos.
De todos los ejemplos anteriores, concluimos:teóricamente, en química hay dos grupos de sustancias: con composición constante y variable. La presencia de estos compuestos en la naturaleza es una excelente confirmación de los estudios atómico-moleculares. Pero la ley misma de la constancia de la composición ya no es dominante en la ciencia química. Pero él ilustra claramente la historia de su desarrollo.
