KOKIE YRA CHEMIJOS SVORIO ĮSTATYMAI? (PAVYZDŽIAI) - CHEMIJA - 2025

Svarbiausi chemijos dėsniai rodo, kad reaguojančių medžiagų masės nedaro to savavališkai ar atsitiktinai; bet išlaikant pastovią matematinę sveikųjų skaičių arba jų dalių dalis, kuriose elementų atomai nėra nei sukuriami, nei sunaikinami.

Anksčiau, kai šie įstatymai buvo priimti, reikėjo ypatingų pastangų samprotauti; nes nors dabar atrodo per daug akivaizdu, kol dar nebuvo žinomos atitinkamai elementų ar junginių atominės ir molekulinės masės.

Šaltinis: Jeffas Keyzeris iš Austino, TX, JAV

Kadangi nebuvo tiksliai žinoma, kiek sulygėjo vieno elemento atomų molis, XVIII – XIX amžiuje chemikai turėjo remtis reagentų mase. Taigi pradiniai analitiniai balansai (vaizdas iš viršaus) buvo neatsiejami palydovai per šimtus eksperimentų, reikalingų svorio įstatymams nustatyti.

Dėl šios priežasties studijuodami šiuos chemijos dėsnius kiekvieną akimirką susiduriate su masės matavimais. Dėl šios priežasties, ekstrapoliuojant eksperimentų rezultatus, buvo nustatyta, kad gryni cheminiai junginiai visada susidaro su vienoda jų sudedamųjų dalių masės dalimi.

Mišių išsaugojimo įstatymas

Šis įstatymas sako, kad vykstant cheminei reakcijai, bendra reagentų masė yra lygi bendrajai produktų masei; tol, kol svarstoma sistema yra uždaryta ir nėra apsikeitimo mase ir energija su aplinka.

Vykstant cheminei reakcijai, medžiagos neišnyksta, bet virsta kitomis vienodos masės medžiagomis; taigi garsioji frazė: „niekas nesukuriamas, niekas nesunaikinamas, viskas paverčiama“.

Istoriškai masės išsaugojimo vykstant cheminei reakcijai įstatymą pirmą kartą pasiūlė 1756 m. Michailas Lomonsovas, kuris savo žurnale parodė savo eksperimentų rezultatus.

Vėliau, 1774 m., Antoine'as Levoisier'as, prancūzų chemikas, pateikė savo eksperimentų, leidusių tai patvirtinti, rezultatus; kurią kai kurie dar vadina Lavoisier'io įstatymu.

-Lavoisier eksperimentai

Lavoisier laikais (1743–1794) egzistavo Phlogiston teorija, pagal kurią kūnai turėjo galimybę užsidegti ar sudeginti. Lavoisier'io eksperimentai leido atsisakyti šios teorijos.

Lavoisier atliko daugybę metalų degimo eksperimentų. Jis kruopščiai pasvėrė medžiagas prieš deginimą uždaroje talpykloje ir po jos, nustatęs, kad akivaizdus svorio padidėjimas.

Tačiau Lavoiser, remdamasis savo žiniomis apie deguonies vaidmenį deginant, padarė išvadą, kad deginant svorį padidėjo dėl deguonies įdėjimo į deginančią medžiagą. Gimė metalų oksidų samprata.

Dėl to degtų metalų ir deguonies masių suma nepakito. Ši išvada leido įsteigti Mišių apsaugos įstatymą.

-Lygčių pusiausvyra

Mišių išsaugojimo įstatymas nustatė poreikį subalansuoti chemines lygtis, užtikrinant, kad visų elementų, dalyvaujančių cheminėje reakcijoje, skaičius - tiek kaip reagentai, tiek kaip produktai - yra vienodas.

Tai yra būtinas atliktų stechiometrinių skaičiavimų tikslumo reikalavimas.

-Skaičiavimai

Vandens apgamai

Kiek vandens molių galima gauti deginant 5 molius metano deguonies pertekliuje? Taip pat parodykite, kad galioja materijos išsaugojimo įstatymas.

CH ₄ + 2 O ₂ => CO ₂ + 2H ₂ O

Stebint subalansuotą reakcijos lygtį, daroma išvada, kad 1 mol metano sukuria 2 molius vandens.

Problema gali būti išspręsta tiesiogiai su paprasta požiūrio, nes mes neturime 1 moli, bet 5 molius CH ₄ :

Molių vandens = 5 molių CH ₄ (2 molių H ₂ O / 1 moliui CH ₄ )

= 10

Tai atitiktų 180 g H2O _. Taip pat _susidarė 5 moliai arba 220 g CO ₂ , tai yra lygi bendrajai 400 g produktų masei.

Taigi, norint įvykdyti medžiagos išsaugojimo įstatymą, turi sureaguoti 400 g reagentų; ne daugiau ne maziau. Iš šių 400 g, 80 g dydis atitinka 5 molių CH ₄ (padaugintą iš jo molekulinė masė yra 16 g / mol), ir 320 g atitinka įrašus 10 molių O ₂ (tokiu pačiu būdu, jo molekulinė masė yra 32 g / mol ).

Magnio juostelės degimas

1,50 g magnio juostelė buvo sudeginta uždarame inde, kuriame buvo 0,80 g deguonies. Po degimo talpoje liko 0,25 g deguonies. a) Kokia deguonies masė sureagavo? b) Kiek susidarė magnio oksido?

Deguonies, kuris sureagavo, masė gaunama paprastu skirtumu.

Suvartoto deguonies masė = (pradinė masė - likutinė masė) deguonis

= 0,80 g - 0,25 g

= 0,55 g O ₂ (a)

Pagal mišių išsaugojimo įstatymą,

Magnio oksido masė = magnio masė + deguonies masė

= 1,50 g + 0,55 g

= 2,05 g MgO (b)

Apibrėžtų proporcijų dėsnis

Prancūzijos chemikas Josephas Luisas Proustas (1754-1826) suprato, kad vykstant cheminei reakcijai, cheminiai elementai visada reaguoja nustatytomis masių dalimis, sudarydami specifinį gryną junginį; todėl jo sudėtis yra pastovi, nepriklausomai nuo šaltinio ar kilmės ar nuo to, kaip ji susintetinta.

Proustas 1799 m. Paskelbė apibrėžtų proporcijų dėsnį, kuriame teigiama: „Kai du ar daugiau elementų susilieja ir sudaro junginį, jie tai daro fiksuotu masės santykiu“. Taigi, šis ryšys yra fiksuotas ir nepriklauso nuo junginio paruošimo strategijos.

Šis dėsnis taip pat žinomas kaip pastovios sudėties dėsnis, kuris skelbia: „Kiekvienas grynumo cheminis junginys visada turi tuos pačius elementus, esant pastoviai masei“.

-Įstatymo iliustracija

Geležis (Fe) reaguoja su siera (S) ir sudaro geležies sulfidą (FeS). Galima pastebėti tris situacijas (1, 2 ir 3):

Norėdami rasti proporciją, kurioje elementai sujungiami, padalinkite didesnę masę (Fe) iš mažesnėsios masės (S). Skaičiavimas suteikia santykį 1,75: 1. Ši vertė pakartojama trimis nurodytomis sąlygomis (1, 2 ir 3), kai gaunama ta pati proporcija, nors naudojamos skirtingos masės.

T. y., 1,75 g Fe yra sumaišoma su 1,0 g S, gaunant 2,75 g FeS.

-Programos

Taikant šį įstatymą, galima tiksliai žinoti elementų mases, kurios turi būti sujungtos, norint gauti norimą junginio masę.

Tokiu būdu galima gauti informacijos apie kai kurių elementų, esančių cheminėje reakcijoje, perteklių arba apie tai, ar reakcijoje yra ribojantis reagentas.

Be to, taikoma žinoti cenzinę junginio sudėtį ir remiantis pastarąja galima nustatyti junginio formulę.

Cenzimali junginio sudėtis

Anglies dioksidas (CO ₂ ) susidaro vykstant šiai reakcijai:

C + O ₂ => CO ₂

12 g anglies sujungia 32 g deguonies, kad gautų 44 g anglies dioksido.

Taigi procentas anglies lygus

Anglies procentas = (12 g / 44 g) 100%

= 27,3 proc.

Deguonies procentas = (32 g / 44 g) 100%

Deguonies procentas = 72,7%

Remiantis Pastovaus sudėjimo dėsnio teiginiu, galima pastebėti, kad anglies dioksidą visada sudaro 27,3% anglies ir 72,7% deguonies.

-Skaičiavimai

Sieros trioksidas

Įvairiuose induose reaguojant 4 g ir 6 g sieros (S) su deguonimi (O), atitinkamai gauta 10 g ir 15 g sieros trioksido (SO ₃ ).

Kodėl buvo gauti tokie sieros trioksido kiekiai, o ne kiti?

Taip pat apskaičiuokite sieros kiekį, reikalingą sujungti su 36 g deguonies, ir gautą sieros trioksido masę.

A dalis)

Pirmajame inde 4 sieros sumaišomos su X g deguonies, kad būtų gauta 10 g trioksido. Jei bus taikomas masės išsaugojimo dėsnis, galime išspręsti deguonies masę, susijusią su siera.

Deguonies masė = 10 g deguonies trioksido - 4 g sieros.

= 6 g

2 indelyje 6 g sieros sumaišomi su X g deguonies, kad būtų gauta 15 sieros trioksido.

Deguonies masė = 15 g sieros trioksido - 6 g sieros

= 9 g

Tada apskaičiuojame kiekvieno konteinerio O / S santykį:

O / S santykis 1 situacijoje = 6 g O / 4 g S

= 1,5 / 1

O / S santykis 2 situacijoje = 9 g O / 6 g S

= 1,5 / 1

Kuris atitinka tai, kas išdėstyta apibrėžtų proporcijų įstatyme, kuris rodo, kad elementai visada sujungiami ta pačia proporcija ir sudaro tam tikrą junginį.

Todėl gautos vertės yra teisingos ir tos, kurios atitinka Įstatymo taikymą.

B dalis

Ankstesniame skyriuje O / S santykiui buvo apskaičiuota 1,5 / 1 vertė.

g sieros = 36 deguonies (1 g sieros / 1,5 g deguonies)

= 24 g

g sieros trioksido = 36 g deguonies + 24 g sieros

= 60 g

Chloras ir magnis

Chloras ir magnis sujungiami santykiu 2,95 g chloro kiekvienam magnio g. a) Nustatykite chloro ir magnio masę, reikalingą gauti 25 g magnio chlorido. b) Kokia procentinė magnio chlorido sudėtis?

A dalis)

Remiantis Cl: Mg santykio 2,95 reikšme, galima pasirinkti šį metodą:

2.95 g Cl + 1 g Mg => 3.95 g MgCl ₂

Tada:

g Cl = 25 g MgCl ₂ · (2,95 g Cl / 3.95 g MgCI ₂ )

= 18,67

g Mg = 25 g MgCl ₂ · (1 g mg / 3,95 g MgCI ₂ )

= 6,33

Tada 18,67 g chloro sujungiama su 6,33 g magnio, gaunant 25 g magnio chlorido.

B dalis

Pirmiausia apskaičiuojama magnio chlorido, MgCl _2, molekulinė masė :

Molekulinė masė MgCl ₂ = 24,3 g / mol + (2 35,5 g / mol)

= 95,3 g / mol

Magnio procentas = (24,3 g / 95,3 g) x 100%

= 25,5 proc.

Chloro procentas = (71 g / 95,3 g) x 100%

= 74,5 proc.

Daugybinių proporcijų dėsnis arba Daltono dėsnis

Remdamasis savo pastebėjimais dėl atmosferos dujų reakcijos, 1803 m. Įstatymą paskelbė prancūzų chemikas ir meteorologas Johnas Daltonas.

Įstatymas buvo išdėstytas taip: „Kai elementai sujungiami, kad būtų gautas daugiau nei vienas junginys, kintamoji vieno iš jų masė jungiasi su fiksuota kito, o pirmoji turi kanoninių ir neaiškių skaičių santykį“.

Taip pat: "Kai du elementai yra sujungiami ir gaunami skirtingi junginiai, atsižvelgiant į fiksuotą vieno iš jų kiekį, skirtingi kito elemento kiekiai, sujungiami su minėtu fiksuotu junginių kiekiu, yra paprastų sveikųjų skaičių atžvilgiu."

Johnas Daltonas pirmąjį šiuolaikinį atomo, kaip cheminių elementų komponento, apibūdinimą pateikė tada, kai atkreipė dėmesį, kad elementai yra sudaryti iš nedalomų dalelių, vadinamų atomais.

Be to, jis postulavo, kad junginiai susidaro, kai skirtingų elementų atomai susijungia vienas su kitu paprastais sveikojo skaičiaus santykiais.

Daltonas baigė tiriamuosius Prousto darbus. Jis pabrėžė, kad yra du alavo oksidai: 88,1% ir 78,7% alavo procentai sudaro atitinkamai 11,9% ir 21,3% deguonies.

-Skaičiavimai

Vanduo ir vandenilio peroksidas

Parodykite, kad junginiai vanduo, H ₂ O ir vandenilio peroksidas H ₂ O ₂ atitinka daugybinių proporcijų dėsnį.

Elementų atominiai svoriai: H = 1 g / mol, o deguonis - 16 g / mol.

Junginių molekulinis svoris: H ₂ O = 18 g / mol ir H ₂ O ₂ = 34 g / mol.

Vandenilis yra elementas, turintis fiksuotą kiekį H ₂ O ir H ₂ O ₂ , taigi abiejuose junginiuose bus nustatytos proporcijos tarp O ir H.

O / H santykis H ₂ O = (16 g / mol) / (2 g / mol)

= 8/1

O / H santykis H ₂ O ₂ = (32 g / mol) / (2 g / mol)

= 16/1

Santykis tarp abiejų proporcijų = (16/1) / (8/1)

= 2

Taigi vandenilio peroksido O / H santykis su vandeniu yra 2, paprastas sveikas skaičius. Todėl įrodyta, kad laikomasi Daugybinių proporcijų įstatymo.

Azoto oksidai

Kokia deguonies masė susijungia su 3,0 g azoto a) azoto okside, NO ir b) azoto diokside, NO ₂ . Parodykite, kad NO ir NO ₂ atitinka Daugybinių proporcijų įstatymą.

Azoto masė = 3 g

Atominiai svoriai: azoto, 14 g / mol, ir deguonies, 16 g / mol.

Skaičiavimai

NO, vienas N atomas susijungia su 1 O atomu, todėl deguonies masę, susijungiančią su 3 g azoto, galima apskaičiuoti pagal šį metodą:

g O = g azoto · (PA. O / PA. N)

= 3 g (16 g / mol / 14 g / mol)

= 3,43 g O

NO ₂ , vienas N atomas susijungia su 2 O atomais, taigi deguonies masė, kuri yra sujungta, yra:

g deguonies = 3 g (32 g / mol / 14 g / mol)

= 6,86 g O

O / N santykis NO = 3,43 g O / 3 g N

= 1,143

O / N santykis NO ₂ = 6,86 g O / 3 g N

= 2282

Ryšio tarp O / N proporcijų vertė = 2282 / 1,143

= 2

Taigi O / N santykio reikšmė yra 2, paprastas sveikas skaičius. Todėl yra įvykdytas Daugybinių proporcijų dėsnis.

Abipusių proporcijų dėsnis

Šis įstatymas, kurį atskirai suformulavo Richteris ir Carlas F. Wenzelis, nustato, kad dviejų junginių, turinčių bendrą elementą, masės proporcijos leidžia nustatyti trečiojo junginio proporciją tarp kitų elementų, jei jie reaguoja.

Pavyzdžiui, jei turite du junginius AB ir CB, galite pamatyti, kad bendras elementas yra B.

Richterio-Wenzelio dėsnis arba abipusės proporcijos sako, kad žinodami, kiek A reaguoja su B, kad duotų AB, ir kiek C reaguoja su B, kad būtų CB, mes galime apskaičiuoti A masę, reikalingą reaguoti su a. C masė, kad susidarytų AC.

Rezultatas yra tas, kad santykis A: C arba A / C turi būti A / B arba C / B daugkartinis arba dalinis. Tačiau šis įstatymas ne visada vykdomas, ypač kai elementuose yra įvairios oksidacijos būsenos.

Iš visų mąstančių įstatymų tai galbūt „abstrakčiausia“ ar sudėtingiausia. Bet jei analizuosite tai matematiniu požiūriu, bus matyti, kad jį sudaro tik perskaičiavimo koeficientai ir atšaukimai.

-Pavyzdžiai

Metanas

Jei žinoma, kad 12 g anglies reaguoja su 32 g deguonies, susidaro anglies dioksidas; ir kad, kita vertus, 2 g vandenilio reaguoja su 16 g deguonies, kad susidarytų vanduo, tada galima apskaičiuoti atitinkamai C / O ir H / O masės proporcijas CO ₂ ir H ₂ O.

Apskaičiuodami C / O ir H / O, turime:

C / O = 12g C / 32gO

= 3/8

H / O = 2g H / 16g O

= 1/8

Deguonis yra dažnas elementas, ir jūs norite žinoti, kiek anglies reaguoja su vandeniliu, kad susidarytų metanas; y., jūs norite apskaičiuoti C / H (arba H / C). Taigi reikia padalyti ankstesnes proporcijas, kad būtų parodyta, ar abipusiškumas įvykdytas, ar ne:

C / H = (C / O) / (H / O)

Atminkite, kad tokiu būdu O panaikinami ir C / H išlieka:

C / H = (3/8) / (1/8)

= 3

Ir 3 yra 3/8 (3/8 x 8) kartotinis. Tai reiškia, kad 3 g C reaguoja su 1 g H ir gauna metaną. Bet, jei norite palyginti jį su CO ₂ , C / H padauginkite iš 4, kuris yra lygus 12; taip gaunamas 12 g C, kuris reaguoja su 4 g H, sudarydamas metaną, ir tai taip pat tiesa.

Magnio sulfidas

Jei žinoma, kad 24 g magnio reaguoja su 2 g vandenilio, sudarydamas magnio hidridą; Be to, 32 g sieros reaguoja su 2 g vandenilio, kad susidarytų vandenilio sulfidas, bendras elementas yra vandenilis ir mes norime apskaičiuoti Mg / S iš Mg / H ir H / S.

Tada apskaičiuodami Mg / H ir H / S atskirai, turime:

Mg / H = 24g Mg / 2g H

= 12

H / S = 2g H / 32g S

= 1/16

Vis dėlto patogu naudoti S / H, kad panaikintumėte H. Todėl S / H yra lygus 16. Kai tai padarysite, toliau skaičiuojame Mg / S:

Mg / S = (Mg / H) / (S / H)

= (12/16)

= 3/4

Ir 3/4 yra dalinis skaičius iš 12 (3/4 x 16). Mg / S santykis rodo, kad 3 g Mg reaguoja su 4 g sieros ir sudaro magnio sulfidą. Tačiau jūs turite padauginti Mg / S iš 8, kad galėtumėte palyginti su Mg / H. Taigi, 24 g Mg reaguoja su 32 g sieros, kad gautų šį metalo sulfidą.

Aliuminio chloridas

Yra žinoma, kad 35,5 g Cl reaguoja su 1 g H ir sudaro HCl. Taip pat 27 g Al reaguoja su 3 g H, sudarydami AlH ₃ . Suraskite aliuminio chlorido santykį ir pasakykite, ar tas junginys atitinka Richterio-Wenzelio įstatymą.

Vėlgi, mes apskaičiuojame Cl / H ir Al / H atskirai:

Cl / H = 35,5 g Cl / 1g H

= 35,5

Al / H = 27g Al / 3g H

= 9

Dabar Al / Cl apskaičiuojamas:

Al / Cl = (Al / H) / (Cl / H)

= 9 / 35,5

≈ 0,250 arba 1/4 (iš tikrųjų 0,253)

T. y., 0,250 g Al reaguoja su 1 g Cl, kad susidarytų atitinkama druska. Bet vėlgi, Al / Cl reikia padauginti iš skaičiaus, kuris leidžia jį palyginti (patogumui) su Al / H.

Skaičiavimo netikslumai

Tada Al / Cl padauginamas iš 108 (27 / 0,250), gaunant 27 g Al, kuris reaguoja su 108 g Cl. Tai nėra tiksliai atvejis. Pavyzdžiui, jei imtume reikšmę 0,253 kartus iš Al / Cl ir padaugintume iš 106,7 (27 / 0,253), tai būtų 27 g Al reaguoja su 106,7 g Cl; kuris yra arčiau tikrovės (AlCl ₃ , kurio PA yra 35,5 g / mol Cl).

Čia matome, kaip Richterio įstatymai gali pradėti klastoti dėl tikslumo ir netinkamo skaitmenų naudojimo.

Nuorodos

1. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija. (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
2. Flores, J. Química (2002). Redakcija Santillana.
3. Joaquín San Frutos Fernández. (sf). Ponderos ir tūrio dėsniai. Atkurta iš: encina.pntic.mec.es
4. Toppr. (sf). Cheminio derinio įstatymai. Atkurta iš: toppr.com
5. Nuostabus. (2019 m.). Cheminio derinio įstatymai. Atkurta iš: brilliant.org
6. Chemija „LibreTexts“. (2015 m., Liepos 15 d.). Pagrindiniai chemijos įstatymai. Atkurta iš: chem.libretexts.org
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 m. Sausio 18 d.). Mišių apsaugos įstatymas. Atkurta iš: thinkco.com