Хімія — гэта навука, якая вывучае ўласцівасці, склад і змены рэчыва. Па меры развіцця навукі навукоўцы сфармулявалі некалькі фундаментальных законаў, якія ляжаць у аснове ўсіх хімічных тэорый і прымяненняў. Гэтыя законы не толькі неабходныя для базавага разумення хіміі, але і надзвычай карысныя ў розных практычных ужываннях у тэхналогіях, фармацэўтыцы і навакольным асяроддзі. У гэтым артыкуле будуць разгледжаны чатыры фундаментальныя законы хіміі: закон захавання масы, закон пэўных прапорцый, закон кратных прапорцый і закон Гей-Люсака.
Закон захавання масы
Закон захавання масы, таксама вядомы як закон Лавуазье, названы ў гонар Антуана Лавуазье, французскага хіміка, які сфармуляваў яго ў 18 стагоддзі. Гэты закон сцвярджае, што агульная маса рэчываў, якія ўдзельнічаюць у хімічнай рэакцыі, не змяняецца; маса рэчываў да і пасля рэакцыі аднолькавая.
Прынцып захавання масы
Асноўны прынцып гэтага закона заключаецца ў тым, што маса не можа быць створана або знішчана ў выніку хімічнай рэакцыі. У кожнай хімічнай рэакцыі агульная маса рэагентаў роўная агульнай масе прадуктаў.
Прыклады прымянення
Простым прыкладам закона захавання масы з'яўляецца гарэнне драўніны. Калі драўніна гарыць, яна рэагуе з кіслародам паветра, утвараючы попел, вуглякіслы газ і вадзяную пару. Калі вымераць масу драўніны і кіслароду да гарэння і масу попелу, вуглякіслага газу і вадзяной пары пасля гарэння, агульная маса застанецца ранейшай.
\[ \text{Маса рэагентаў} = \text{Маса прадуктаў} \]
Іншы прыклад — электроліз вады, пры якім вада (H₂O) раскладаецца на вадарод (H₂) і кісларод (O₂). Маса раскладзенай вады будзе роўная агульнай масе атрыманага вадароду і кіслароду.
Закон пастаянных прапорцый
Закон пэўных прапорцый, таксама вядомы як закон Пруста, названы ў гонар Жазефа Пруста, французскага хіміка, які сфармуляваў яго ў канцы 18 стагоддзя. Гэты закон сцвярджае, што хімічнае злучэнне заўсёды ўтвараецца з адных і тых жа элементаў у фіксаванай і вызначанай суадносінах па масе.
Прынцып закона пастаянных прапорцый
Гэты закон сцвярджае, што склад хімічнага злучэння пастаянны і не залежыць ад таго, як гэта злучэнне атрымана або адкуль яно паходзіць. Напрыклад, вада заўсёды складаецца з двух атамаў вадароду і аднаго атама кіслароду, што дае масавае суадносіны вадароду да кіслароду прыблізна 1:8.
Прыклады прымянення
Прыкладам прымянення закона пэўных прапорцый з'яўляецца вада (H₂O). Вада, узятая з рэк, мора або падрыхтаваная ў лабараторыі, заўсёды мае аднолькавае масавае суадносіны вадароду і кіслароду. Калі мы раскладаем ваду, мы заўсёды знойдзем вадарод і кісларод у фіксаваным масавым суадносінах, прыблізна 1 грам вадароду на кожныя 8 грамаў кіслароду.
Закон кратных прапорцый
Закон кратных прапорцый, адкрыты Джонам Дальтонам у пачатку 19 стагоддзя, сцвярджае, што калі два элементы могуць утвараць больш чым адно злучэнне, то масы аднаго элемента ў суадносінах з дадзенай масай іншага элемента будуць знаходзіцца ў суадносінах простых цэлых лікаў.
Прынцып закона кратных прапорцый
Гэты закон паказвае, што элементы могуць злучацца ў розных суадносінах, утвараючы розныя злучэнні, але суадносіны мас заўсёды з'яўляюцца простымі цэлымі лікамі. Гэта пацвярджае атамную тэорыю, што атамы з'яўляюцца найменшымі непадзельнымі адзінкамі ў хімічных рэакцыях.
Прыклады прымянення
Прыклад прымянення закона кратных прапорцый можна ўбачыць у злучэннях, якія ўтвараюцца з вугляроду і кіслароду. Вуглярод можа злучацца з кіслародам, утвараючы два розныя злучэнні: аксід вугляроду (CO) і вуглякіслы газ (CO₂). Калі вымераць масу кіслароду, які злучаецца з аднолькавай масай вугляроду ў абодвух злучэннях, то высветліцца, што суадносіны мас кіслароду ў аксіде вугляроду і вуглякіслым газе складае 1:2.
\[ \text{CO:} \frac{1 \text{ грамаў C}}{1,33 \text{ грамаў O}} \]
\[ \text{CO}_2\text{:} \frac{1 \text{ грамаў C}}{2,66 \text{ грамаў O}} \]
\[ \frac{2,66}{1,33} = 2 \]
Закон Гей-Люсака
Закон Гей-Люсака, названы ў гонар Жазефа Луі Гей-Люсака, сцвярджае, што ціск газу прама прапарцыйны яго тэмпературы, калі аб'ём газу застаецца пастаянным. Гэты закон важны для разумення паводзін газаў і з'яўляецца адной з асноў кінетычнай тэорыі газаў.
Прынцып закона Гей-Люсака
Гэты закон сцвярджае, што калі аб'ём газу застаецца пастаянным, то павышэнне тэмпературы прывядзе да павелічэння ціску газу, і наадварот. Гэты закон можна сфармуляваць наступным чынам:
\[ \frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2} \]
дзе P — ціск, T — тэмпература ў градусах Кельвіна, а індэксы 1 і 2 абазначаюць пачатковыя і канчатковыя ўмовы.
Прыклады прымянення
Прыкладам закона Гей-Люсака з'яўляецца герметычны газавы балон. Калі балон награваць, тэмпература газу ўнутры павялічыцца, і, адпаведна, ціск газу таксама павялічыцца. Гэты прынцып выкарыстоўваецца ў працы многіх прылад, такіх як аэразольныя балончыкі і рухавікі ўнутранага згарання.
Выснова
Чатыры асноўныя законы хіміі — закон захавання масы, закон пэўных прапорцый, закон кратных прапорцый і закон Гей-Люсака — забяспечваюць аснову для разумення хімічных рэакцый і паводзін рэчываў у розных умовах. Гэтыя законы не толькі ляжаць у аснове тэорыі і практыкі хіміі, але і маюць шырокае прымяненне ў навуцы і тэхніцы. Разумеючы і ўжываючы гэтыя законы, мы можам лепш прадказваць вынікі хімічных рэакцый, распрацоўваць эфектыўныя хімічныя працэсы і распрацоўваць новыя, экалагічна чыстыя і ўстойлівыя тэхналогіі. Гэтыя веды з'яўляюцца фундаментальнымі для кожнага хіміка і навукоўца, які працуе ў сумежных галінах.
