Քիմիայի հիմնական օրենքները

Քիմիայի հիմնական օրենքները. ժամանակակից քիմիայի շարժիչ ուժը

Պենդահուլուան

Քիմիան բնական գիտության ճյուղ է, որն ուսումնասիրում է նյութի բաղադրությունը, կառուցվածքը, հատկությունները և փոփոխությունները: Քիմիական ռեակցիաների կախարդանքի հետևում, որոնք որոշում են նյութերի հատկությունները և փոփոխությունները, թաքնված են հիմնարար սկզբունքներ, որոնք հայտնի են որպես քիմիայի հիմնարար օրենքներ: Այս օրենքները ոչ միայն կազմում են քիմիական գիտելիքների հիմքը, այլև կարևոր դեր են խաղում գիտության և տեխնոլոգիայի զարգացման գործում: Այս հոդվածում մենք կուսումնասիրենք քիմիայի որոշ հիմնարար օրենքներ, որոնք մարդկային քաղաքակրթությանը առաջնորդել են դեպի շրջապատող աշխարհի ավելի խորը ըմբռնում:

1. Զանգվածի պահպանման օրենքը

Զանգվածի պահպանման օրենքը, որը հայտնի է նաև որպես Լավուազիեի օրենք, անվանակոչվել է Անտուան ​​Լավուազիեի անունով, ով այն ձևակերպել է 18-րդ դարում: Այս օրենքը նշում է, որ փակ համակարգում նյութի զանգվածը մնում է անփոփոխ՝ անկախ նրանից, թե ինչ տեսակի քիմիական փոփոխություններ են տեղի ունենում: Այլ կերպ ասած, քիմիական ռեակցիայի մեջ ռեակտիվների ընդհանուր զանգվածը հավասար է ստացված նյութերի ընդհանուր զանգվածին:

Այս օրենքի պարզ օրինակ կարելի է տեսնել մոմի այրման ռեակցիայում։ Չնայած մոմը, կարծես, զգալիորեն կծկվում է այրման ընթացքում, այրման արգասիքների (ածխաթթու գազ և ջրային գոլորշի) զանգվածը, ճշգրիտ չափման դեպքում, հավասար կլինի ռեակցիայի մեջ մտած մոմի և թթվածնի զանգվածին։

Զանգվածի պահպանման օրենքը հիմք է ստեղծում քիմիական ռեակցիաներում քանակական վերլուծության համար և թույլ է տալիս գիտնականներին գրել հավասարակշռված քիմիական հավասարումներ։

2. Հաստատուն համամասնությունների օրենքը (Պրուստի օրենքը)

Ֆրանսիացի քիմիկոս Ժոզեֆ Պրուստը 18-րդ դարի վերջին ձևակերպեց որոշակի համամասնությունների օրենքը, որը նշում է, որ տվյալ քիմիական միացությունը միշտ պարունակում է իր բաղադրիչ տարրերը նույն զանգվածային հարաբերակցությամբ՝ անկախ դրանց աղբյուրից կամ առաջացման եղանակից։

Օրինակ՝ ջրի մոլեկուլը (H₂O), անկախ նրանից, թե որտեղից է գալիս՝ անձրևից, լճից, թե որևէ այլ աղբյուրից, միշտ պարունակում է երկու ջրածնի և մեկ թթվածնի ատոմ՝ ֆիքսված զանգվածային հարաբերակցությամբ (մոտ 1:8):

Այս օրենքը շատ կարևոր է հետևողական քիմիական բանաձևերի մշակման գործում և հիմք է հանդիսանում քիմիական միացությունների մաքրության ստուգման համար։

3. Բազմակի համամասնությունների օրենքը

Ջոն Դալթոնը՝ անգլիացի գիտնական, որը հայտնի է իր ատոմային տեսությամբ, 19-րդ դարի սկզբին ներկայացրեց բազմակի համամասնությունների օրենքը։ Այս օրենքը նշում է, որ եթե երկու տարրեր կարող են առաջացնել մեկից ավելի միացություն, ապա մեկ տարրի զանգվածները մյուս տարրի ֆիքսված զանգվածի հետ միասին կլինեն պարզ ամբողջ թվերի հարաբերակցություններով։

Օրինակ, ածխածինը և թթվածինը կարող են առաջացնել երկու տարբեր միացություններ՝ ածխածնի մոնօքսիդ (CO) և ածխաթթու գազ (CO₂): CO₂-ում ածխածնի և թթվածնի զանգվածային հարաբերակցությունը 12:16 է (կամ 3:4), մինչդեռ CO₂-ում ածխածնի և թթվածնի զանգվածային հարաբերակցությունը 12:32 է (կամ 3:8): Այս հարաբերակցությունը (4:8 կամ 1:2) բազմակի հարաբերակցությունների կատարյալ օրինակ է:

Բազմակի համամասնությունների օրենքը ամրապնդեց ատոմների գաղափարը և ներմուծեց այն գաղափարը, որ ատոմները քիմիական ռեակցիաներին մասնակցող տարրերի ամենափոքր միավորներն են։

4. Իդեալական գազի օրենք (Ավոգադրոյի օրենք)

Իտալացի գիտնական Ամեդեո Ավոգադրոն առաջ քաշեց այն վարկածը, որ նույն ջերմաստիճանի և ճնշման դեպքում գազերի հավասար ծավալները պարունակում են նույն քանակությամբ մոլեկուլներ: Այս վարկածը, որը հայտնի է որպես Ավոգադրոյի օրենք, վճռորոշ դեր խաղաց իդեալական գազերի տեսության և ջերմադինամիկայի զարգացման գործում:

Մաթեմատիկորեն, այս օրենքը կարող է արտահայտվել որպես PV = nRT, որտեղ՝
P-ն գազի ճնշումն է,
– V-ն գազի ծավալն է,
– n-ը գազի մոլերի քանակն է,
– R-ը համընդհանուր գազային հաստատունն է, և
– T-ն ջերմաստիճանն է Կելվիններով։

Ավոգադրոյի օրենքն օգտագործելով՝ մենք կարող ենք հասկանալ, թե ինչպես են գազերը իրենց պահում տարբեր պայմաններում և կանխատեսել գազերի փոփոխությունները ջերմաստիճանի, ճնշման և ծավալի հիման վրա։

5. Քիմիական հավասարակշռության օրենքը (Լե Շատլիեի օրենքը)

Լը Շատլիեի օրենքը, որը կոչվել է Անրի Լուի Լը Շատլիեի անունով, նշում է, որ եթե քիմիական հավասարակշռության համակարգը փոփոխության է ենթարկվում պայմաններում (կոնցենտրացիա, ճնշում, ջերմաստիճան), համակարգը կարձագանքի՝ հավասարակշռությունը տեղաշարժելով այն ուղղությամբ, որը նվազեցնում է փոփոխությունը։

Իրական աշխարհի օրինակ կարելի է տեսնել քիմիական արդյունաբերության մեջ, ինչպիսին է ամոնիակի (NH₃) արտադրությունը Հաբերի գործընթացի միջոցով: Ճնշման մեծացումը հավասարակշռությունը տեղափոխում է դեպի ավելի շատ ամոնիակի առաջացում՝ համաձայն Լե Շատլիեի սկզբունքի:

Այս օրենքը շատ կարևոր է արդյունաբերական քիմիական ռեակցիաները վերահսկելու համար՝ ցանկալի արդյունքը մեծացնելու համար։

Եզրակացություն

Քիմիայի հիմնարար օրենքները հիմնաքարերն են, որոնք թույլ են տալիս մեզ հասկանալ և կանխատեսել նյութի ռեակցիաներն ու հատկությունները: Զանգվածի պահպանման օրենքը մեզ սովորեցնում է քիմիական ռեակցիաներում զանգվածի անփոփոխության մասին, որոշակի համամասնությունների օրենքը ապահովում է միացությունների բանաձևերի հետևողականությունը, բազմակի համամասնությունների օրենքը ապացուցում է միացությունների ատոմային կառուցվածքը, Ավոգադրոյի օրենքը բացատրում է գազերի վարքագիծը, իսկ Լե Շատլիեի օրենքը պատկերացում է տալիս քիմիական հավասարակշռության դինամիկայի մասին:

Այս օրենքների խորը ըմբռնումը ոչ միայն հեշտացնում է գիտնականների և ինժեներների համար նոր տեխնոլոգիաների ստեղծումը, այլև թույլ է տալիս մեզ ավելի լավ գնահատել և հասկանալ մեր առօրյա կյանքը ձևավորող մանրադիտակային աշխարհը։ Այս հիմնարար ըմբռնումը կամուրջ է ապահովում դեպի նորարարություն և հայտնագործություններ՝ արագացնելով գիտության և տեխնոլոգիայի առաջընթացը և, ի վերջո, մարդկային քաղաքակրթությունը։