§ 5. Асноўныя законы хіміі. Закон пастаянства саставу рэчыва. Закон захавання масы рэчыва

Закон пастаянства саставу рэчыва

Закон пастаянства саставу рэчыва ўстаноўлены французскім вучоным Ж. Прустам у 1801 годзе.

У сучаснай фармулёўцы закон гучыць так: усялякае хімічна чыстае рэчыва малекулярнай будовы незалежна ад спосабу атрымання мае пастаянны састаў, гэта значыць складаецца з адных і тых жа хімічных элементаў, атамы якіх знаходзяцца ў пастаянных для дадзенага рэчыва колькасных суадносінах.

Закон Пруста ўказвае на тое, што састаў індывідуальнага чыстага рэчыва можа быць апісаны пэўнай хімічнай формулай. Напрыклад, якім бы спосабам ні атрымлівалі вуглякіслы газ (спальваннем вугалю, дзеяннем кіслаты на мармур, акісленнем метану), масавая доля вугляроду ў ім складае 27,27 %, кіслароду — 72,73 %; масы вугляроду і кіслароду суадносяцца як: 3 over 12 space colon space 8 over 16 equals 1 space colon space 2. Такім чынам, у рэчыве на адзін атам вугляроду прыходзіцца два атамы кіслароду, гэта значыць хімічная формула CO2.

Пакажам, як вызначыць формулу рэчыва ў больш складаных выпадках (прыклад 1).

Прыклад 1. У выніку аналізу арганічнага рэчыва вызначылі, што масавыя долі вугляроду, вадароду і кіслароду ў ім адпаведна роўныя 44,78 %, 7,46 % і 47,76 %. Вызначце формулу рэчыва.

Дадзена:

ω(С) = 44,78 %

ω(Н) = 7,46 %

ω(О) = 47,76 %

СxНyOz — ?

Рашэнне

Няхай маса порцыі дадзенага рэчыва роўная 100 г, тады масы элементаў будуць роўныя:

m(С) = 44,78 г; m(Н) = 7,46 г;

m(O) = 47,76 г, и их количества:

n left parenthesis straight C right parenthesis space equals fraction numerator 44 comma 78 space straight г over denominator 12 space straight г divided by моль end fraction almost equal to 3 comma 73 space моль comma

n left parenthesis straight H right parenthesis space equals fraction numerator 7 comma 46 space straight г over denominator 1 space straight г divided by моль end fraction almost equal to 7 comma 46 space моль comma

n left parenthesis straight O right parenthesis space equals fraction numerator 47 comma 76 space straight г over denominator 16 space straight г divided by моль end fraction almost equal to 2 comma 99 space моль.

Індэксы ў хімічнай формуле паказваюць суадносіны як асобных атамаў, так і іх колькасцей. Знойдзем суадносіны колькасцей атамаў:

х : у : z = n(С) : n(Н) : n(O) = 3,73 моль : 7,46 моль : 2,99 моль = 3,73 : 7,46 : 2,99.

Вызначым індэксы x, y и z. Для гэтага кожны са знойдзеных лікаў падзелім на найменшы з іх, гэта значыць на 2,99, а потым памножым на 4 для атрымання цэлалікавых значэнняў:

x : y : z = 1,25 : 2,5 : 1 = 5 : 10 : 4.

Такім чынам, найпрасцейшая формула рэчыва С5Н10O4.

Адказ: С5Н10O4.

Такім чынам, веданне масавых долей элементаў у рэчыве або іх мас у пэўнай порцыі рэчыва дазваляе вызначыць формулу рэчыва.

У выпадку некаторых рэчываў немалекулярнай будовы закон пастаянства саставу справядлівы толькі прыблізна. Іх састаў можа вар’іравацца ў вызначаных межах у залежнасці ад умоў сінтэзу або апрацоўкі рэчыва.

img

Для рэчываў немалекулярнай будовы існуюць адхіленні ад закону, якія не маглі быць выяўлены ў XVII–XIX стагоддзях з-за адсутнасці дакладных метадаў аналізу. Так, аксід жалеза(II) мае састаў у інтэрвале Fe0,89O—Fe0,95O, аксід тытану(III) — Ti2O2,6—Ti2O3,4. Адна з прычын парушэння саставу крыецца ў дэфектах, якія ўзнікаюць пры фарміраванні крышталёў немалекулярных рэчываў. Такія злучэнні атрымалі назву нястэхіяметрычных, або берталідаў, у гонар французскага хіміка К. Бертале. У выпадку вельмі малых адхіленняў ад пастаянства саставу суадносіны атамаў у злучэннях практычна цэлалікавыя, а самі злучэнні адносяць да стэхіяметрычных і называюць дальтанідамі ў гонар Дж. Дальтана — аднаго з заснавальнікаў атамна-малекулярнага вучэння (напрыклад, хларыд калію, аксід кальцыю).