Хімія — гэта навука, якая вывучае ўласцівасці, склад і змены рэчыва. Як фундаментальная навука ў паўсядзённым жыцці, хімія мае некалькі асноўных законаў, якія служаць першаснай асновай для разумення рэчыва і яго рэакцый. У гэтым артыкуле будуць разгледжаны чатыры асноўныя законы хіміі: закон захавання масы, закон пэўных прапорцый, закон кратных прапорцый і закон Гей-Люсака.
1. Закон захавання масы
Закон захавання масы, упершыню сфармуляваны Антуанам Лавуазье ў 1789 годзе, сцвярджае, што агульная маса рэчыва да і пасля хімічнай рэакцыі аднолькавая. Іншымі словамі, маса не можа быць створана або знішчана ў выніку хімічнай рэакцыі. Гэты прынцып мае вырашальнае значэнне пры разліку стехіаметрыі хімічных рэакцый.
прыклад:
Дапусцім, у нас ёсць простая хімічная рэакцыя:
\[ 2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O \]
Калі пачаць з 4 грамаў вадароду (H₂) і 32 грамаў кіслароду (O₂), то агульная маса рэчываў да рэакцыі складзе 36 грамаў. Пасля рэакцыі ў нас будзе 36 грамаў вады (H₂O), што сведчыць аб тым, што агульная маса застаецца ранейшай.
Гэты закон вучыць нас, што ў кожнай хімічнай рэакцыі масы рэагентаў і прадуктаў павінны быць роўнымі. Таму, складаючы хімічнае ўраўненне, мы павінны пераканацца, што яно збалансаванае.
2. Закон пастаянных прапорцый
Закон пэўных прапорцый, або закон Пруста, названы ў гонар яго першаадкрывальніка, Ёзэфа Пруста, які прапанаваў яго ў 1797 годзе. Ён сцвярджае, што хімічнае злучэнне заўсёды складаецца з адных і тых жа элементаў у фіксаванай масавай суадносінах. Гэта азначае, што любая проба вады (H₂O), напрыклад, заўсёды складаецца з вадароду і кіслароду ў аднолькавай масавай суадносінах, прыблізна 1:8.
прыклад:
Калі мы возьмем ваду з любой крыніцы, то ўбачым, што масавыя суадносіны вадароду і кіслароду заўсёды 1:8. Гэта датычыцца вады з мора, азёр або дажджавой вады.
Гэты закон мае вырашальнае значэнне, бо ён дапамагае нам зразумець, што хімічныя злучэнні маюць фіксаваны склад, незалежна ад іх паходжання або спосабу атрымання. Ён таксама з'яўляецца асновай для вызначэння хімічных формул розных злучэнняў.
3. Закон кратных прапорцый
Закон кратных прапорцый, адкрыты Джонам Дальтанам у пачатку 19 стагоддзя, сцвярджае, што калі два элементы могуць утвараць больш чым адно злучэнне, то масы аднаго элемента ў спалучэнні з дадзенай масай іншага элемента будуць знаходзіцца ў суадносінах простых цэлых лікаў.
прыклад:
Разгледзім вуглярод і кісларод, якія могуць утвараць два розныя злучэнні: аксід вугляроду (CO) і вуглякіслы газ (CO₂). У аксіде вугляроду суадносіны вугляроду і кіслароду па масе складае прыблізна 3:4, а ў вуглякіслым газе суадносіны вугляроду і кіслароду па масе складае прыблізна 3:8. Гэта суадносіны паказвае, што ў CO і CO₂ колькасць кіслароду ў спалучэнні з дадзенай масай вугляроду знаходзіцца ў суадносінах 4:8 або 1:2.
Гэты закон дае важнае разуменне таго, як атамы злучаюцца ў розных прапорцыях, утвараючы розныя злучэнні, і пацвярджае атамную тэорыю Дальтона, згодна з якой матэрыя складаецца з непадзельных атамаў.
4. Закон Гей-Люсака
Закон Гей-Люсака, прапанаваны Жазефам Луі Гей-Люсакам у 1808 годзе, сцвярджае, што ў хімічнай рэакцыі аб'ёмы рэагуючых газаў і аб'ёмы іх прадуктаў, вымераныя пры аднолькавай тэмпературы і ціску, знаходзяцца ў суадносінах простых цэлых лікаў. Гэты закон часта лічыцца пашырэннем закона пэўных прапорцый для газавых рэакцый.
прыклад:
Калі ў нас ёсць рэакцыя паміж вадародам і кіслародам з утварэннем вады, напрыклад:
\[ 2H_2 (г) + O_2 (г) \rightarrow 2H_2O (г) \]
Такім чынам, два аб'ёмы вадароду рэагуюць з адным аб'ёмам кіслароду, утвараючы два аб'ёмы вадзянога газу (пары). Гэта паказвае, што суадносіны аб'ёмаў рэагуючых газаў з'яўляецца простым цэлым лікам (2:1:2).
Гэты закон вельмі важны ў газавай хіміі і дапамагае растлумачыць, як газы ўзаемадзейнічаюць у хімічных рэакцыях. Ён таксама дапамагае вызначыць малярны аб'ём газу і паняцце моля ў хіміі.
Выснова
Гэтыя чатыры фундаментальныя законы хіміі — закон захавання масы, закон пэўных прапорцый, закон кратных прапорцый і закон Гей-Люсака — з'яўляюцца ключавымі слупамі ў нашым разуменні хімічных рэакцый і складу рэчыва. Яны не толькі забяспечваюць аснову для прагназавання вынікаў хімічных рэакцый, але і дапамагаюць у дакладных колькасных разліках у хімічнай лабараторыі.
Разумеючы і ўжываючы гэтыя законы, мы можам лепш зразумець навакольны свет, ад буйных прамысловых працэсаў да паўсядзённых прыродных з'яў. Яны з'яўляюцца асновай для многіх адкрыццяў і інавацый у хіміі, якія працягваюць пашыраць межы чалавечых ведаў.
