Chemické zákony

Zákon periodicity

Periodická tabulka chemických prvků byla vytvořena na základě zákona periodicity, který na konci 19. století zformuloval Dmitrij Mendělejev . V současné době předpoklad určuje, že „vlastnosti chemických prvků uspořádané v souladu s rostoucím atomovým číslem se periodicky opakují“. Uspořádání prvků v periodické tabulce nám umožňuje rychle interpretovat vztahy, jako jsou:

1. číslo valenčního obalu, protože se rovná číslu periody,
2. počet elektronových obalů obsazených elektrony, protože se rovná počtu period,
3. počet valenčních elektronů, protože je roven číslu skupiny 1-2 nebo je snížen o 10 pro skupiny 13-18.

Kromě toho existuje řada vlastností, které mohou také navrhnout umístění prvku pro bloky s a p:

1. s rostoucím atomovým číslem ve skupině se zvyšuje atomový poloměr, kovový charakter, aktivita kovů,
2. s rostoucím atomovým číslem ve skupině klesá elektronegativita, elektronová afinita, ionizační energie, aktivita nekovů,
3. s rostoucím atomovým číslem v periodě se zvyšuje elektronegativita, elektronová afinita, ionizační energie, aktivita nekovů,
4. s rostoucím atomovým číslem v periodě klesá atomový poloměr (kromě helia), aktivita kovů, kovový charakter.

Zákon zachování hmoty

První základní zákon, kterým studium chemických reakcí obvykle začíná, je zákon zachování hmoty. Ve druhé polovině osmnáctého století, nezávisle na sobě, Michail Lomonosov a Antoine Lavoisier formulovali tvrzení, že celková hmotnost reaktantů se během chemické reakce nemění. Přesněji řečeno, v uzavřeném systému celková hmotnost všech reaktantů se musí rovnat celkové hmotnosti všech vzniklých reakčních produktů.Zachování hmotnosti vyplývá z konstantního počtu atomů konkrétních prvků, které mají stejnou hmotnost bez ohledu na formu, ve které existují.Každý atom přítomný v reaktantu nese stejnou hmotnost jako které jsou přítomny v produktech a jejich množství je také zachováno. Z toho plyne potřeba vyrovnat reakční rovnice. Stručně řečeno, zákon zachování hmotnosti lze napsat takto: hmotnost reaktantů = hmotnost produktů Toto je zvláště užitečný vztah díky čemuž při znalosti průběhu reakce můžeme určit hmotnosti sloučenin v ní přítomných. Známe-li jeho stechiometrii, můžeme také vypočítat například hmotnost produktu vytvořeného z konkrétního množství substrátu nebo naopak. Když víme, kolik produktu chceme získat, můžeme vypočítat množství reaktantů potřebných pro reakci.

Zákon konstantního složení chemické sloučeniny

Dalším důležitým záchytným bodem je zákon konstantního složení, jinak známý jako Proustův zákon. V roce 1779 Joseph Proust formuloval vztah, který říká, že: „Každá sloučenina má konstantní a neměnné kvantitativní složení, což znamená, že hmotnostní poměr prvků, které tvoří danou sloučeninu, je vždy konstantní a stejný“. nám známá molekula je tvořena určitým počtem atomů. Jejich hmotnost je naproti tomu konstantní a nemění se v důsledku chemických reakcí. Z toho plyne tvrzení, že bez ohledu na způsob získání chemické sloučeniny hmotnostní poměry atomů v molekule budou vždy stejné. Například molekula vody se vzorcem H ₂ O bude mít vždy hmotnostní poměr prvků rovný 1:8 a molekula metanu se vzorcem CH ₄ 1 : 0,333. Pokud je hmotnostní poměr narušen některým z reaktanty, přebytek prvku nebude reagovat.

Zákon více proporcí

Zákon více proporcí vytvořený Johnem Daltonem na počátku 19. století je formulován takto: „Když se dva prvky vzájemně spojí a vytvoří více než jednu sloučeninu, hmotnosti jednoho prvku, které se spojí s pevnou hmotností druhého, jsou v poměr malých celých čísel.“ To znamená, že chemické vzorce chemických sloučenin by neměly obsahovat neceločíselná čísla. Pokud, jako v případě oxidů dusíku, existuje postupně 0,5; 1; 1,5; 2; _2,5 atomů kyslíku, aby se určil pevný počet jednotek hmotnosti, vynásobte _dvěma , čímž získáte následující vzorce: _N20 , NO, _N203 , _NO2 , _N205 .

Avogadrův zákon

Avogadrův zákon je důležitý v chemických výpočtech. Je to předpoklad, že molární množství jakýchkoli látek v plynném stavu zaujímá stejný objem za stejných fyzikálních podmínek. Nejčastěji používané hodnoty předpokládají, že za standardních podmínek, tj. při teplotě 273 K a tlaku 1013 hPa, zaujímá jeden mol libovolného plynu objem 22,4 dm ³ . Tato hodnota se běžně označuje jako molární objem. navíc se u molekul předpokládá další počet: „ve stejných objemech různých plynů, za stejných podmínek teploty a tlaku je stejný počet částic“. Předpokládá se, že 1 mol dané sloučeniny obsahuje 6,022∙ ¹⁰²³ molekul za výše uvedených standardních podmínek.

Gay-Lussacův objemový zákon

Gay-Lussacův volumetrický zákon formulovaný v roce 1808 Josephem Gay-Lussacem říká, že za stejných podmínek teploty a tlaku se objemy látek v plynném skupenství účastnící se uvažované chemické reakce navzájem vztahují jako jednoduchá přirozená čísla. je důsledkem Avogadrova zákona. Pokud například reakce molekul vodíku a chloru zahrnuje stejné objemy každé 6,022∙10 ²³ , vytvoří se dvě molekuly chlorovodíku o počtu 2∙6,022∙10 ²³ molekul.

Le Chatelierův princip (zákon rovnováhy)

Le Chatelierův a Braunův princip, nazývaný také zákon rovnováhy, popisuje chování chemického systému v době narušení chemické rovnováhy. Ukazuje se, že pokud vnější faktor působí na systém ve stavu chemické rovnováhy, odezva systém bude mít tendenci minimalizovat vliv tohoto faktoru. Reakce může být narušena v důsledku změn koncentrace reaktantů, teploty systému nebo tlaku (reakce v plynné fázi). Při posuzování vlivu změn se výrazy „rovnovážné posuny doprava“ se používají, pokud se tvoří více produktů, a „posuny rovnováhy doleva“, pokud se tvoří více substrátů.

1. Změna množství reaktantů – pokud zvýšíme koncentraci substrátu, rovnováha se posune doprava, protože systém chce snížit koncentraci přidaného činidla. Pokud však zvýšíme koncentraci produktu, systém bude mít tendenci ji snižovat a rovnováha se posune doleva.
2. Změna tlaku nebo objemu – pamatujte, že tlak je nepřímo úměrný objemu, takže když zvyšujete objem, tlak klesá. To platí pouze pro reakce zahrnující reaktanty v plynné formě. Základem je určit, kolik molů plynů je na straně reaktantů a produktů. Pokud je v produktech pouze jeden mol plynu a v reaktantech dva moly plynu, budou reaktanty vyvíjet větší tlak. Pokud se objem zvětší nebo tlak klesne, rovnováha takového systému se posune doleva.
3. Změna teploty – teplo lze považovat za jednu z reaktantů. Pokud tedy uvažujeme exotermickou reakci, zvýšením teploty ji systém bude chtít snížit posunutím rovnováhy doleva.