Chemische wetten

De wet van periodiciteit

Het periodiek systeem van chemische elementen is gemaakt op basis van de wet van periodiciteit, geformuleerd door Dmitry Mendelejev aan het einde van de 19e eeuw. Momenteel bepaalt de aanname dat "de eigenschappen van chemische elementen geordend in overeenstemming met toenemend atoomnummer zich periodiek herhalen". Door de rangschikking van elementen in het periodiek systeem kunnen we relaties snel interpreteren, zoals:

1. het valentie-shell-nummer, aangezien het gelijk is aan het periodenummer,
2. het aantal elektronenschillen bezet door elektronen, aangezien het gelijk is aan het periodegetal,
3. het aantal valentie-elektronen, aangezien het gelijk is aan het groepnummer 1-2 of wordt verminderd met 10 voor groepen 13-18.

Daarnaast zijn er een aantal eigenschappen die ook de locatie van het element voor de s- en p-blokken kunnen suggereren:

1. naarmate het atoomnummer in een groep toeneemt, neemt de atomaire straal, het metaalkarakter, de activiteit van metalen toe,
2. naarmate het atoomnummer in een groep toeneemt, neemt de elektronegativiteit, elektronenaffiniteit, ionisatie-energie, activiteit van niet-metalen af,
3. naarmate het atoomnummer in een periode toeneemt, neemt de elektronegativiteit, elektronenaffiniteit, ionisatie-energie, activiteit van niet-metalen toe,
4. naarmate het atoomnummer in een periode toeneemt, neemt de atoomstraal (behalve heliums), de activiteit van metalen, het metallische karakter af.

Wet van behoud van massa

De eerste fundamentele wet waarmee de studie van chemische reacties meestal begint, is de wet van behoud van massa. In de tweede helft van de achttiende eeuw formuleerden Mikhail Lomonosov en Antoine Lavoisier onafhankelijk van elkaar de stelling dat de totale massa van de reactanten niet verandert tijdens een chemische reactie. Om preciezer te zijn, in een gesloten systeem, de totale massa van alle reactanten moet gelijk zijn aan de totale massa van alle gevormde reactieproducten. Behoud van massa is het resultaat van het constante aantal atomen van specifieke elementen, die dezelfde massa hebben, ongeacht de vorm waarin ze voorkomen. Elk atoom in de reactant heeft dezelfde massa als die aanwezig is in de producten, en de hoeveelheid ervan blijft ook behouden. Vandaar de noodzaak om de reactievergelijkingen in evenwicht te brengen. Kort gezegd kan de wet van behoud van massa als volgt worden geschreven: massa van reactanten = massa van producten Dit is een bijzonder nuttige relatie waardoor we, door het verloop van de reactie te kennen, de massa’s van de daarin aanwezige verbindingen kunnen bepalen. Als we de stoichiometrie ervan kennen, kunnen we bijvoorbeeld ook de massa berekenen van het product gevormd uit een bepaalde hoeveelheid substraat of vice versa. Als we weten hoeveel product we willen krijgen, kunnen we de hoeveelheid reactanten berekenen die nodig is voor de reactie.

De wet van constante samenstelling van een chemische verbinding

Een ander belangrijk referentiepunt is de wet van constante samenstelling, ook wel bekend als de wet van Proust. In 1779 formuleerde Joseph Proust een relatie die zegt: "Elke verbinding heeft een constante en onveranderlijke kwantitatieve samenstelling, wat betekent dat de massaverhouding van de elementen waaruit een bepaalde verbinding bestaat altijd constant en hetzelfde is". Dit betekent dat elke ons bekende molecuul bestaat uit een bepaald aantal atomen. Hun massa daarentegen is constant en verandert niet als gevolg van chemische reacties. Vandaar de bewering dat, ongeacht de methode om een chemische verbinding te verkrijgen, de massaverhoudingen van atomen in een molecuul zullen altijd hetzelfde zijn. Een watermolecuul met de formule H ₂ O heeft bijvoorbeeld altijd een gewichtsverhouding van elementen gelijk aan 1:8, en een molecuul methaan met de formule CH ₄ 1:0,333. Als de massaverhouding wordt verstoord door een van de reactanten, zal de overmaat van het element niet reageren.

Wet van meerdere proporties

De wet van meerdere verhoudingen die in het begin van de 19e eeuw door John Dalton is bedacht, is als volgt geformuleerd: "Wanneer twee elementen met elkaar combineren om meer dan één verbinding te vormen, zijn de gewichten van het ene element dat wordt gecombineerd met een vast gewicht van het andere in een verhouding van kleine gehele getallen.”Dit betekent dat de chemische formules van chemische verbindingen geen niet-gehele getallen mogen bevatten.Als, zoals in het geval van stikstofoxiden, er achtereenvolgens 0,5 zijn; 1; 1,5; 2; 2,5 zuurstofatomen, om het vaste aantal massa-eenheden te bepalen, vermenigvuldig met twee, waarbij de volgende formules worden verkregen: N ₂ O, NO, N ₂ O ₃ , NO ₂ , N ₂ O ₅ .

De wet van Avogadro

De wet van Avogadro is belangrijk bij chemische berekeningen. Het is de aanname dat de molaire hoeveelheden van alle stoffen in gasvormige toestand hetzelfde volume innemen onder dezelfde fysieke omstandigheden. De meest gebruikte waarden gaan ervan uit dat onder standaardomstandigheden, dwz bij een temperatuur van 273 K en een druk van 1013 hPa, één mol van een willekeurig gas een volume van 22,4 dm ³ inneemt. Deze waarde wordt gewoonlijk het molaire volume genoemd. daarnaast wordt voor moleculen een ander getal aangenomen: "in gelijke volumes van verschillende gassen, onder dezelfde temperatuur- en drukomstandigheden, zijn er hetzelfde aantal deeltjes". Aangenomen wordt dat 1 mol van een bepaalde verbinding 6,022∙10 ²³ moleculen bevat onder de bovenstaande standaardomstandigheden.

De volumetrische wet van Gay-Lussac

De volumetrische wet van Gay-Lussac, geformuleerd in 1808 door Joseph Gay-Lussac , zegt dat onder dezelfde omstandigheden van temperatuur en druk, de volumes van stoffen in de gasvormige toestand die betrokken zijn bij de chemische reactie in kwestie, zich tot elkaar verhouden als eenvoudige natuurlijke getallen. is een gevolg van de wet van Avogadro. Als bijvoorbeeld de reactie van waterstof- en chloormoleculen gelijke volumes van elk 6.022∙10 ²³ omvat, worden twee waterstofchloridemoleculen met het aantal 2∙6.022∙10 ²³ moleculen gevormd.

Het principe van Le Chatelier (de evenwichtswet)

Het principe van Le Chatelier en Braun , ook wel de evenwichtswet genoemd, beschrijft het gedrag van een chemisch systeem op het moment dat het chemisch evenwicht wordt verstoord. systeem zal de neiging hebben om het effect van deze factor te minimaliseren. De reactie kan worden verstoord als gevolg van veranderingen in de concentratie van reactanten, temperatuur van het systeem of druk (reacties in de gasfase). termen "evenwicht verschuift naar rechts" worden gebruikt als er meer producten worden gevormd en "evenwicht verschuift naar links" als er meer substraten worden gevormd.

1. De hoeveelheid reactanten veranderen – als we de concentratie van het substraat verhogen, verschuift het evenwicht naar rechts, omdat het systeem de concentratie van het toegevoegde reagens wil verlagen. Als we echter de concentratie van het product verhogen, zal het systeem de neiging hebben om het te verlagen en zal het evenwicht naar links verschuiven.
2. Verandering in druk of volume – onthoud dat de druk omgekeerd evenredig is met het volume, dus als u het volume verhoogt, neemt de druk af. Dit is alleen van toepassing op reacties waarbij reactanten in gasvorm betrokken zijn. De basis is om te bepalen hoeveel mol gassen zich aan de kant van reactanten en producten bevinden. Als er slechts één mol gas in de producten zit en twee mol gas in de reactanten, zullen de reactanten meer druk uitoefenen. Als het volume toeneemt of de druk afneemt, verschuift het evenwicht van zo’n systeem naar links.
3. Temperatuurverandering – warmte kan worden behandeld als een van de reactanten. Dus als we een exotherme reactie overwegen, door de temperatuur te verhogen, zal het systeem deze willen verlagen door het evenwicht naar links te verschuiven.