Закон постоянства состава вещества кратко
Обновлено: 02.07.2024
К основным законам химии относится закон постоянства состава:
Всякое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.
Атомно-молекулярное учение позволяет объяснить закон постоянства состава. Поскольку атомы имеют постоянную массу, то и массовый состав вещества в целом постоянен.
Закон постоянства состава впервые сформулировал французский ученый-химик Ж.Пруст в 1808 г
Он писал: "От одного полюса Земли до другого соединения имеют одинаковый состав и одинаковые свойства. Никакой разницы нет между оксидом железа из Южного полушария и Северного. Малахит из Сибири имеет тот же состав, как и малахит из Испании. Во всем мире есть лишь одна киноварь".
В этой формулировке закона, как и в приведенной выше, подчеркивается постоянство состава соединения независимо от способа получения и места нахождения.
Чтобы получить сульфид железа(II), мы смешивали железо и серу в соотношении 7:4. Посмотрите видео-эксперимент . Если смешать их в другой пропорции, например 10:4, то химическая реакция произойдет, но 3 г железа в реакцию не вступит. Почему наблюдается такая закономерность? Известно, что в сульфиде железа(II) на каждый один атом железа приходится один атом серы (демонстрация кристаллической решетки, рис.). Следовательно, для реакции нужно брать вещества в таких массовых соотношениях, чтобы сохранялось соотношение атомов железа и серы (1:1). Поскольку численные значения атомных масс Fe, S и их относительных атомных масс A r (Fe), A r (S) совпадают, можно записать:A r (Fe): A r (S) = 56:32 = 7:4.
Отношение 7:4 сохраняется постоянно, в каких бы единицах массы ни выражать массу веществ (г, кг, т, а.е.м.). Большинство химических веществ обладает постоянным составом.
Рис. Кристаллическая решетка сульфида железа(II)
Развитие химии показало, что наряду с соединениями постоянного состава существуют соединения переменного состава. По предложению Н.С. Курнакова первые названы дальтонидами (в память английского химика и физика Дальтона), вторые - бертоллидами (в память французского химика Бертолле, предвидевшего такие соединения). Состав дальтонидов выражается простыми формулами с целочисленными стехиометрическими индексами, например Н 2 О, НCl, ССl 4 , СO 2 . Состав бертоллидов изменяется и не отвечает стехиометрическим отношениям.
В связи с наличием соединений переменного состава в современную формулировку закона постоянства состава следует внести уточнение.
Cостав соединений молекулярной структуры, т.е. состоящих из молекул, - является постоянным независимо от способа получения. Состав же соединений с немолекулярной структурой (с атомной, ионной и металлической решеткой) не является постоянным и зависит от условий получения.
II. На основе закона постоянства состава можно производить различные расчёты.
Задача №1
В каких массовых отношениях соединяются химические элементы в серной кислоте, химическая формула которой H 2 SO 4 ?
Используя ПСХЭ найдём относительные атомные массы химических элементов:
Определим массовые отношения этих элементов в формуле H 2 SO 4
m(H) : m(S) : m(O) = 2Ar(H) : Ar(S) : 4Ar(O) = 2 : 32 : 64 = 1 : 16 : 32
Таким образом, чтобы получить 49 г серной кислоты (1+16+32=49), необходимо взять 1 г - Н, 16 г - S и 32 г - О.
Задача №2
Водород соединяется с серой в массовых отношениях 1 : 16. Используя данные об относительных атомных массах этих элементов, выведите химическую формулу сероводорода.
Используя ПСХЭ найдём относительные атомные массы химических элементов:
Обозначим количество атомов водорода в формуле - х, а серы - у: Н х S у
m(H) : m(S) = хAr(H) : уAr(S)= х1 : у32 = (2*1) : (1*32) = 2 : 32 = 1 : 16
Следовательно, формула сероводорода Н 2 S
Задача №3
Выведите формулу сульфата меди, если массовые отношения в нём меди, серы и кислорода соответственно равны 2:1:2?
Используя ПСХЭ найдём относительные атомные массы химических элементов:
Ar(Cu)=64, Ar(S)=32, Ar(O)=16.
Обозначим количество атомов меди в формуле - х, серы - у, а кислорода - z: Cu x S y O z
m(Cu) : m(S) : m(O) = хAr(Cu) : уAr(S) : zAr(O) = x64 : y32 : z16 = (1*64) : (1*32) : (4*16) = 64:32:64 = 2:1:2
III. РЕШИТЕ ЗАДАЧИ
№1. Применяя сведения об относительных атомных массах химических элементов, вычислите массовые отношения элементов в угольной кислоте, химическая формула которой H 2 CO 3 .
№2. Определите массу кислорода, реагирующего без остатка с 3 г водорода, если водород и кислород в данном случае соединяются соответственно в соотношении 1 : 8?
№3. Углерод и кислород в углекислом газе соединяются в массовых отношениях 3 : 8.
Выведите химическую формулу углекислого газа
№4. Определите массу водорода, реагирующего без остатка с 48 г кислорода, если водород и кислород в данном случае соединяются в соотношеннии 1:8.
Ключевые слова конспекта: Закон постоянства состава веществ
В молекуле воды на 2 атома водорода приходится 1 атом кислорода. Учитывая это и значения относительных атомных масс, можно легко вычислить соотношение масс водорода и кислорода в молекуле воды:
2Аr(Н) : Аr(O) = (2 • 1) : (1 • 16) = 1 : 8
То есть для получения воды нужно смешать водород и кислород в массовом соотношении 1 : 8. Если же их смешать в другом соотношении масс, например, 3 г водорода смешать с 8 г кислорода, то химическая реакция произойдёт, но 2 г водорода в реакцию не вступят. Нетрудно понять, что таким же должно быть соотношение масс водорода и кислорода в любом количестве воды, т. е. состав воды всегда постоянен. Постоянным составом обладает большое число химических соединений.
Закон постоянства состава веществ был открыт французским учёным Ж. Прустом в 1799—1806 гг. Закон был сформулирован так: Каждое химически чистое вещество независимо от места нахождения и способа получения имеет один и тот же постоянный состав.
- Тем не менее Закон постоянства состава веществ не является всеобщим. Он справедлив только для веществ, имеющих молекулярное строение. Состав веществ немолекулярного строения часто зависит от способа их получения.
На основе закона постоянства состава можно производить различные расчёты.
Задача. Определите массу серы, реагирующей без остатка с 5 г медных опилок, если медь и сера в данном случае соединяются в соотношении масс 2 : 1.
Закон постоянства состава вещества является одним из главных законов химии. Он вытекает из атомно-молекулярного учения. Его суть заключается в том, что вещества состоят из одних и тех же молекул, потому и состав таких веществ постоянен.
Общие сведения
Француз Ж. Пруст – ученый, открывший закон постоянства состава химического соединения. Произошло это в 1808 году.
Рис. 1. Портрет Жозефа Луи Пруста
Современная формулировка закона заключается в следующем: всякое чистое вещество независимо от способа его получения имеет постоянный качественный и количественный состав.
Чистое вещество в данном случае – вещество, в котором отсутствует даже малое количество примеси.
Рис. 2. Формула закона постоянства состава вещества
Данный закон правдив лишь для элементов с молекулярной структурой.
При образовании из двух элементов нескольких соединений атомы этих элементов соединяются друг с другом в молекулы различного, но определенного состава. Например, азот с кислородом образует шесть соединений.
Закон постоянства состава вещества имеет значимое практическое значение. Он позволяет выводить химические формулы.
Соединения постоянного и переменного состава
Русский ученый Н.С. Курнаков в начале XX века обнаружил соединения переменного состава при изучении сплавов металлов. В них на одну единицу массы элемента может приходиться различная масса другого элемента. При рассмотрении соединения висмута с таллием на 1 единицу массы таллия приходится от 1,24 до 1,82 единиц массы висмута.
Курнаков предложил соединения постоянного состава назвать дальтонидами, а соединения переменного состава – бертоллидами.
Рис. 3. Вещества по составу
Дальтониды были названы в честь английского ученого Дальтона, а бертоллиды – в честь французского химика Бертолле, который предвидел такие соединения.
Во второй четверти 20 века обнаружилось, что соединения переменного состава могут встретиться не только среди соединений металлов друг с другом, но и среди других твердых тел, например оксидов, сульфидов, карбидов и т.д.
Уточненная формулировка закона постоянства вещества
Для многих бертоллидов существуют границы, в пределах которых может изменяться их состав. Например,
Таким образом, имеет смысл внести уточнения в существующую формулировку закона постоянства состава:
Состав соединений молекулярной структуры, т.е. состоящих из молекул, является постоянным независимо от способа получения. Если состав соединений имеет немолекулярную структуру ( а, например, атомную, ионную), то он не является постоянным и зависит от условий получения.
Что мы узнали?
В учебнике химии 8 класса кратко раскрывается определение закона постоянства состава вещества, дается его четкая формулировка, а также рассматриваются соединения переменного и постоянного состава. В данной теме раскрываются все эти аспекты, а также дается определение дальтонидам и бертоллидам.
Закон постоянства состава впервые сформулировал в 1808г. французский учёный-химик Жозеф Луи Пруст.
Закон постоянства состава формулируется так:
Вещество, независимо от способа его получения, всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.
Вещества с постоянным составом названы дальтонидами в честь английского химика Джона Дальтона.
Из закона постоянства состава следует, что при образовании сложного вещества элементы простых веществ соединяются друг с другом в строго определенных массовых долях.
Массовая доля элемента ωЭ показывает, какую часть составляет масса данного элемента от массы всего вещества, где
n – число атомов;
ArЭ – относительная атомная масса элемента;
Mr – относительная молекулярная масса вещества.
.
Развитие химии показало, что наряду с веществами, имеющими постоянный состав, существуют вещества с переменным составом, который зависит от способа получения. Такие вещества назвали в честь французского химика Клода Бертолле – бертоллидами.
Бертоллиды не подчиняются законам стехиометрии. Примеры бертоллидов есть в классах оксидов, сульфидов, карбидов, гидридов и пр.
Исходя из вышеизложенного, уточним формулировку закона постоянства состава:
Состав соединений с молекулярной структурой является постоянным независимо от способа получения. Состав же соединений с немолекулярной структурой (с атомной, ионной и металлической решеткой) не является постоянным и зависит от условий получения.
Учебник по химии за 8 класс содержит в себе тему, посвящённую неизменяемости веществ по своему составу, где чётко сформулирован закон постоянства состава вещества, дано его краткое описание.
В рамках данной темы рассматриваются примеры соединений изменяемого и неизменяемого состава, а также даются определения веществ, отвечающих различным требованиям.
Формулировка закона постоянства состава вещества
Закон полностью вписывается в учение о молекулах и атомах, объясняющее константность массового состава веществ постоянством массы атомов, в них входящих.
Данный закон можно считать одним из основополагающих в химии. Его первоначальная формулировка такова:
Смысл данного утверждения в том, что одни и те же соединения всегда будут иметь одинаковый состав и характеристики, несмотря на возможные внешние различия.
Так, окись железа из одной точки земного шара ничем не отличается от окиси железа из любого другого места; существует только одно хлористое серебро, одна селитра.
Развитие науки и проведение многочисленных исследований позволили установить, что помимо неизменяемых соединений существуют вещества переменного состава. В связи с этим определение закона претерпело изменения.
В настоящее время его формулировка звучит следующим образом:
Кто открыл закон
Авторство в отношении упомянутого закона принадлежит Жозефу Луи Прусту. Этот французский учёный, открывший закон в период с 1797 по 1809 гг., происходил из семьи аптекарей, увлекался исследованиями в области фармацевтики и химии.
Его опыты и разработки были интересны многим европейским университетам того времени, а с 1785 г. финансировались королём Испании. Пруст в результате своей деятельности значительно расширил имеющиеся сведения о ряде металлов и их солях.
Сам закон был выведен в результате многолетнего научного спора между Ж. Л. Прустом и его соотечественником К. Л. Бертолле, завершившегося в 1808 г. В ходе исследований свойств различных металлов учёный установил и смог доказать, что многие его современники допускали неточности при определении состава оксидов металлов, относя к этой группе гидроксиды.
Пруст сумел продемонстрировать, что различные оксиды одного и того же металла обладают определённым составом.
Однако, данный закон не носит всеобщий характер, в отличие от закона сохранения массы вещества, а справедлив исключительно для веществ с молекулярным строением. Вещества, имеющие немолекулярное строение, могут различаться по составу в зависимости от того, каким путём они получены.
Данный факт был установлен много позже русским физикохимиком Николаем Семёновичем Курнаковым, подтвердившим существование соединений переменного состава в ходе собственных исследований.
Дальнейшие эксперименты показали, что изменяемым химсоставом могут обладать оксиды и различные неорганические вещества с кристаллической структурой, в том числе соединения металлов с серой, углеродом, азотом.
Количество веществ в изменяемых соединениях может колебаться в определённых установленных границах. Так, в диоксиде титана на единицу массы титана может приходиться от 0,65 до 0,67 единиц массы кислорода.
Читайте также: