Leggi chimiche

La legge della periodicità

La tavola periodica degli elementi chimici è stata creata sulla base della legge di periodicità formulata da Dmitry Mendeleev alla fine del XIX secolo. Attualmente, l’ipotesi determina che “le proprietà degli elementi chimici ordinati secondo l’aumento del numero atomico si ripetono periodicamente”. La disposizione degli elementi nella tavola periodica ci permette di interpretare rapidamente relazioni come:

1. il numero del guscio di valenza, in quanto è uguale al numero del periodo,
2. il numero di gusci elettronici occupati dagli elettroni, poiché è uguale al numero del periodo,
3. il numero di elettroni di valenza, in quanto è uguale al numero del gruppo 1-2 o è ridotto di 10 per i gruppi 13-18.

Inoltre, ci sono un certo numero di proprietà che possono anche suggerire la posizione dell’elemento per i blocchi s e p:

1. all’aumentare del numero atomico in un gruppo, il raggio atomico, il carattere metallico, l’attività dei metalli aumenta,
2. all’aumentare del numero atomico in un gruppo, l’elettronegatività, l’affinità elettronica, l’energia di ionizzazione, l’attività dei non metalli diminuisce,
3. all’aumentare del numero atomico in un periodo, l’elettronegatività, l’affinità elettronica, l’energia di ionizzazione, l’attività dei non metalli aumenta,
4. all’aumentare del numero atomico in un periodo, il raggio atomico (eccetto gli eli), l’attività dei metalli, il carattere metallico diminuisce.

Legge di conservazione della massa

La prima legge fondamentale, con la quale di solito inizia lo studio delle reazioni chimiche, è la legge di conservazione della massa. Nella seconda metà del Settecento, indipendentemente l’uno dall’altro, Mikhail Lomonosov e Antoine Lavoisier formularono l’affermazione che la massa totale dei reagenti non cambia durante una reazione chimica. Più precisamente, in un sistema chiuso, la massa totale di tutti i reagenti deve essere uguale alla massa totale di tutti i prodotti di reazione formati. La conservazione della massa risulta dal numero costante di atomi di elementi specifici, che hanno la stessa massa indipendentemente dalla forma in cui esistono. Ogni atomo presente nel reagente ha la stessa massa di quella presente nei prodotti, e si conserva anche la sua quantità. Da qui la necessità di equilibrare le equazioni di reazione. In sintesi, la legge di conservazione della massa si può scrivere così: massa dei reagenti = massa dei prodotti Questa è una relazione particolarmente utile grazie al quale, conoscendo l’andamento della reazione, possiamo determinare le masse dei composti in essa presenti. Se ne conosciamo la stechiometria, possiamo anche calcolare, ad esempio, la massa del prodotto formato da una determinata quantità di substrato o viceversa. Sapendo quanto prodotto vogliamo ottenere, possiamo calcolare la quantità di reagenti necessari per la reazione.

La legge della composizione costante di un composto chimico

Un altro punto di riferimento importante è la legge della composizione costante, altrimenti nota come legge di Proust. Nel 1779 Joseph Proust formulò una relazione che dice che: “Ogni composto ha una composizione quantitativa costante e immutabile, il che significa che il rapporto di massa degli elementi che compongono un dato composto è sempre costante e uguale”. Ciò significa che ogni molecola a noi nota è costituita da un certo numero di atomi. La loro massa, invece, è costante e non cambia a seguito di reazioni chimiche. Da qui l’affermazione che indipendentemente dal metodo per ottenere un composto chimico, il i rapporti di massa degli atomi in una molecola saranno sempre gli stessi. Ad esempio, una molecola d’acqua con la formula H ₂ O avrà sempre un rapporto in peso degli elementi pari a 1:8, e una molecola di metano con la formula CH ₄ 1:0,333. Se il rapporto in massa è disturbato da una qualsiasi delle reagenti, l’eccesso dell’elemento non reagirà.

Legge delle proporzioni multiple

La legge delle proporzioni multiple creata da John Dalton all’inizio del XIX secolo è formulata come segue: "Quando due elementi si combinano tra loro per formare più di un composto, i pesi di un elemento che si combinano con un peso fisso dell’altro sono in un rapporto di piccoli numeri interi.”Ciò significa che le formule chimiche dei composti chimici non dovrebbero contenere numeri non interi. Se, come nel caso degli ossidi di azoto, ci sono successivamente 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 atomi di ossigeno, per determinare il numero fisso di unità di massa, moltiplicare per due, ottenendo le seguenti formule: N ₂ O, NO, N ₂ O ₃ , NO ₂ , N ₂ O ₅ .

Legge di Avogadro

La legge di Avogadro è importante nei calcoli chimici. È il presupposto che le quantità molari di qualsiasi sostanza allo stato gassoso occupino lo stesso volume nelle stesse condizioni fisiche. I valori più frequentemente utilizzati presuppongono che in condizioni standard, cioè alla temperatura di 273 K e alla pressione di 1013 hPa, una mole di qualsiasi gas occupi un volume di 22,4 dm ³ . Questo valore è comunemente indicato come volume molare.In Inoltre, per le molecole si assume un altro numero: “in volumi uguali di gas diversi, nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, ci sono lo stesso numero di particelle”. Si presume che 1 mole di un dato composto contenga 6,022∙10 ²³ molecole nelle condizioni standard di cui sopra.

Legge volumetrica di Gay-Lussac

La legge volumetrica di Gay-Lussac formulata nel 1808 da Joseph Gay-Lussac afferma che, nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, i volumi delle sostanze allo stato gassoso coinvolte nella reazione chimica in esame si rapportano tra loro come semplici numeri naturali. è una conseguenza della legge di Avogadro. Ad esempio, se la reazione di molecole di idrogeno e cloro coinvolge volumi uguali di 6,022∙10 ²³ ciascuno, si formano due molecole di acido cloridrico con il numero di 2∙6,022∙10 ²³ molecole.

Principio di Le Chatelier (la Legge dell’Equilibrio)

Il principio di Le Chatelier e Braun , chiamato anche Legge dell’Equilibrio, descrive il comportamento di un sistema chimico al momento del disturbo dell’equilibrio chimico. Si scopre che se un fattore esterno agisce su un sistema in uno stato di equilibrio chimico, la risposta del il sistema tenderà a minimizzare l’effetto di questo fattore. La reazione può essere disturbata a causa di cambiamenti nella concentrazione dei reagenti, nella temperatura del sistema o nella pressione (reazioni in fase gassosa). Quando si valuta l’effetto dei cambiamenti, il i termini “l’equilibrio si sposta a destra” sono usati se si formano più prodotti e “l’equilibrio si sposta a sinistra” se si formano più substrati.

1. Cambiando la quantità di reagenti – se aumentiamo la concentrazione del substrato, l’equilibrio si sposterà a destra, perché il sistema vuole diminuire la concentrazione del reagente aggiunto. Se invece aumentiamo la concentrazione del prodotto, il sistema tenderà a diminuirla e l’equilibrio si sposterà verso sinistra.
2. Variazione della pressione o del volume: ricorda che la pressione è inversamente proporzionale al volume, quindi aumentando il volume, la pressione diminuisce. Questo vale solo per reazioni che coinvolgono reagenti in forma gassosa. La base è determinare quante moli di gas ci sono dalla parte dei reagenti e dei prodotti. Se c’è solo una mole di gas nei prodotti e due moli di gas nei reagenti, i reagenti eserciteranno una pressione maggiore. Se il volume aumenta o la pressione diminuisce, l’equilibrio di un tale sistema si sposterà verso sinistra.
3. Variazione di temperatura: il calore può essere trattato come uno dei reagenti. Quindi, se consideriamo una reazione esotermica, aumentando la temperatura, il sistema vorrà diminuirla spostando l’equilibrio a sinistra.