Chemické zákony

Zákon periodicity

Periodická tabuľka chemických prvkov vznikla na základe zákona periodicity, ktorý koncom 19. storočia sformuloval Dmitrij Mendelejev . V súčasnosti je predpokladom, že „vlastnosti chemických prvkov usporiadaných v súlade s rastúcim atómovým číslom sa periodicky opakujú“. Usporiadanie prvkov v periodickej tabuľke nám umožňuje rýchlo interpretovať vzťahy, ako napríklad:

1. číslo valenčného obalu, pretože sa rovná číslu periódy,
2. počet elektrónových obalov obsadených elektrónmi, pretože sa rovná počtu periód,
3. počet valenčných elektrónov, pretože sa rovná číslu skupiny 1-2 alebo je znížený o 10 pre skupiny 13-18.

Okrem toho existuje množstvo vlastností, ktoré môžu tiež navrhnúť umiestnenie prvku pre bloky s a p:

1. so zvyšujúcim sa atómovým číslom v skupine sa zvyšuje atómový polomer, kovový charakter, aktivita kovov,
2. so zvyšujúcim sa atómovým číslom v skupine klesá elektronegativita, elektrónová afinita, ionizačná energia, aktivita nekovov,
3. ako sa atómové číslo v perióde zvyšuje, zvyšuje sa elektronegativita, elektrónová afinita, ionizačná energia, aktivita nekovov,
4. so zvyšujúcim sa atómovým číslom v perióde klesá polomer atómu (okrem hélia), aktivita kovov, kovový charakter.

Zákon zachovania hmoty

Prvým základným zákonom, ktorým sa štúdium chemických reakcií zvyčajne začína, je zákon zachovania hmoty. V druhej polovici osemnásteho storočia, nezávisle od seba, Michail Lomonosov a Antoine Lavoisier sformulovali tvrdenie, že celková hmotnosť reaktantov sa počas chemickej reakcie nemení. Presnejšie povedané, v uzavretom systéme celková hmotnosť všetkých reaktantov sa musí rovnať celkovej hmotnosti všetkých vytvorených reakčných produktov.Zachovanie hmotnosti vyplýva z konštantného počtu atómov konkrétnych prvkov, ktoré majú rovnakú hmotnosť bez ohľadu na formu, v ktorej existujú.Každý atóm prítomný v reaktante nesie rovnakú hmotnosť ako ktoré sú prítomné v produktoch a ich množstvo je tiež zachované. Z toho vyplýva potreba vyvážiť reakčné rovnice. Stručne povedané, zákon zachovania hmotnosti možno napísať takto: hmotnosť reaktantov = hmotnosť produktov Toto je obzvlášť užitočný vzťah vďaka čomu vieme pri poznaní priebehu reakcie určiť hmotnosti zlúčenín v nej prítomných. Ak poznáme jeho stechiometriu, vieme vypočítať napríklad aj hmotnosť produktu vytvoreného z konkrétneho množstva substrátu alebo naopak. Keď vieme, koľko produktu chceme získať, môžeme vypočítať množstvo reaktantov potrebných na reakciu.

Zákon konštantného zloženia chemickej zlúčeniny

Ďalším dôležitým referenčným bodom je zákon konštantného zloženia, inak známy ako Proustov zákon. V roku 1779 Joseph Proust sformuloval vzťah, ktorý hovorí, že: „Každá zlúčenina má konštantné a nemenné kvantitatívne zloženie, čo znamená, že hmotnostný pomer prvkov, ktoré tvoria danú zlúčeninu, je vždy konštantný a rovnaký“. nám známa molekula sa skladá z určitého počtu atómov. Ich hmotnosť je na druhej strane konštantná a nemení sa v dôsledku chemických reakcií. Z toho vyplýva tvrdenie, že bez ohľadu na spôsob získania chemickej zlúčeniny hmotnostné pomery atómov v molekule budú vždy rovnaké. Napríklad molekula vody so vzorcom _H2O bude mať vždy hmotnostný pomer prvkov rovný 1:8 a molekula metánu so vzorcom _CH4 1:0,333. Ak je hmotnostný pomer narušený niektorým z reaktanty, nadbytok prvku nebude reagovať.

Zákon viacerých rozmerov

Zákon viacerých proporcií, ktorý vytvoril John Dalton na začiatku 19. storočia, je formulovaný takto: „Keď sa dva prvky navzájom spoja, aby vytvorili viac ako jednu zlúčeninu, hmotnosti jedného prvku, ktoré sa spájajú s pevnou hmotnosťou druhého, sú v pomer malých celých čísel.“ To znamená, že chemické vzorce chemických zlúčenín by nemali obsahovať necelé čísla. Ak, ako v prípade oxidov dusíka, je postupne 0,5; 1; 1,5; 2; _2,5 atómov kyslíka, aby sa určil pevný počet hmotnostných jednotiek, vynásobte dvoma, čím získate nasledujúce vzorce _: N20, NO, _N203 , _N02 , _{N205 .}

Avogadrov zákon

Avogadrov zákon je dôležitý pri chemických výpočtoch. Je to predpoklad, že molárne množstvá akýchkoľvek látok v plynnom stave zaberajú rovnaký objem za rovnakých fyzikálnych podmienok. Najčastejšie používané hodnoty predpokladajú, že v štandardných podmienkach, tj pri teplote 273 K a tlaku 1013 hPa, jeden mól akéhokoľvek plynu zaberá objem 22,4 dm ³ .Táto hodnota sa bežne označuje ako molárny objem. Okrem toho sa pre molekuly predpokladá iný počet: „v rovnakých objemoch rôznych plynov, za rovnakých podmienok teploty a tlaku je rovnaký počet častíc“. Predpokladá sa, že 1 mol danej zlúčeniny obsahuje ^6,022 ∙1023 molekúl za vyššie uvedených štandardných podmienok.

Gay-Lussacov objemový zákon

Gay-Lussac volumetrický zákon sformulovaný v roku 1808 Josephom Gay-Lussacom hovorí, že za rovnakých podmienok teploty a tlaku sa objemy látok v plynnom skupenstve, ktoré sa podieľajú na uvažovanej chemickej reakcii, navzájom vzťahujú ako jednoduché prirodzené čísla. je dôsledkom Avogadrovho zákona. Napríklad, ak reakcia molekúl vodíka a chlóru zahŕňa rovnaké objemy každej 6,022∙10 ²³ , vytvoria sa dve molekuly chlorovodíka s počtom 2∙6,022∙10 ²³ molekúl.

Le Chatelierov princíp (zákon rovnováhy)

Princíp Le Chateliera a Brauna , nazývaný aj zákon rovnováhy, popisuje správanie chemického systému v čase narušenia chemickej rovnováhy. Ukazuje sa, že ak vonkajší faktor pôsobí na systém v stave chemickej rovnováhy, odozva systém bude mať tendenciu minimalizovať vplyv tohto faktora. Reakcia môže byť narušená v dôsledku zmien koncentrácie reaktantov, teploty systému alebo tlaku (reakcie v plynnej fáze). Pri hodnotení vplyvu zmien sa výrazy „rovnovážne posuny doprava“ sa používajú, ak sa vytvorí viac produktov a „rovnovážny posun doľava“, ak sa vytvorí viac substrátov.

1. Zmena množstva reaktantov – ak zvýšime koncentráciu substrátu, rovnováha sa posunie doprava, pretože systém chce znížiť koncentráciu pridávaného činidla. Ak však zvýšime koncentráciu produktu, systém bude mať tendenciu ju znížiť a rovnováha sa posunie doľava.
2. Zmena tlaku alebo objemu – pamätajte, že tlak je nepriamo úmerný objemu, takže keď zvyšujete objem, tlak klesá. To platí len pre reakcie zahŕňajúce reaktanty v plynnej forme. Základom je určiť, koľko mólov plynov je na strane reaktantov a produktov. Ak je v produktoch iba jeden mól plynu a v reaktantoch dva móly plynu, reaktanty vyvinú väčší tlak. Ak sa objem zvýši alebo tlak zníži, rovnováha takéhoto systému sa posunie doľava.
3. Zmena teploty – teplo možno považovať za jednu z reaktantov. Ak teda uvažujeme o exotermickej reakcii, zvýšením teploty ju systém bude chcieť znížiť posunutím rovnováhy doľava.