Основные законы химии

Закон сохранения массы.

М. В. Ломоносов является первооткрывателем этого закона (1748). В настоящее время он формулируется так: масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.

Позже, в 1789 г., независимо от М. В. Ломоносова этот закон был вновь установлен французским химиком А. Л. Лавуазье.

Между массой и энергией существует взаимосвязь, выражаемая уравнением А. Эйнштейна.

где Е — энергия; т — масса; с — скорость света в вакууме.

Из формулы (1.1) ясно, что из-за исключительно большой величины квадрата скорости света (с = 2,997 925 • 10⁸ м • с^-1) самые незначительные изменения массы ведут к колоссальному изменению энергии.

Поскольку при химических реакциях выделяется или поглощается энергия, то при определении массы веществ всегда необходимо учитывать убыль или прирост массы в соответствии с поглощенной или выделенной энергией. Современная формулировка закона учитывает неразрывную связь массы и энергии.

Простые и сложные вещества. Химический элемент. Аллотропия.

Свойства веществ обусловлены свойством молекул.

Молекула — наименьшая частица вещества, которая сохраняет и обусловливает его химические свойства. Молекулы одного и того же вещества одинаковы, но своему составу и свойствам, молекулы различных веществ отличаются как составом, так и строением и свойствами. Молекула представляет собой группу взаимосвязанных в определенной последовательности атомов.

Атом — наименьшая частица химического элемента, обладающая его химическими свойствами, предел химической делимости материи. В состав молекул входит различное число атомов. Если молекула построена из атомов одного и того же вида, то такое вещество называется простым, если же молекула состоит из различных видов атомов, то такое вещество называется сложным. Так, молекула водорода Н₂ состоит из двух атомов водорода, и при разложении этой молекулы можно получить только атомы одного вида. То же самое можно сказать о дикислороде — 0₂ и трикислороде — озоне О_э.

Атомарные водород, кислород, хлор и т. д. разложить на более простые вещества химическим путем невозможно.

Вид атомов, характеризующийся определенной совокупностью свойств, называется элементом.

В настоящее время описано 118 химических элементов, но лишь 92 встречаются в природе в естественном состоянии. Каждый элемент изображается символом, указывающим атомы определенного вида.

Однако между понятиями «простое вещество» и «химический элемент» существует различие. Например, в природе известны такие соединения кислорода, как 0₂ и 0₃. Между этими простыми веществами общее то, что и 0₂, и О_э состоят из атомов одного и того же элемента — кислорода. Различие заключается в количественном соотношении атомов в молекуле. Озон О_э (трикислород) в обычных условиях разлагается на 0₂ и О. Итак, элемент кислород в свободном состоянии может существовать в виде двух простых веществ.

Способность химического элемента образовывать несколько простых веществ называется аллотропией, а эти простые вещества — аллотропическими видоизменениями.