Хими бол бодисын шинж чанар, найрлага, өөрчлөлтийг судалдаг шинжлэх ухаан юм. Шинжлэх ухаан хөгжихийн хэрээр эрдэмтэд бүх химийн онол, хэрэглээний үндэс суурь болсон хэд хэдэн үндсэн хуулиудыг боловсруулсан. Эдгээр хуулиуд нь зөвхөн химийн үндсэн ойлголтод зайлшгүй шаардлагатай төдийгүй технологи, эм зүй, хүрээлэн буй орчны янз бүрийн практик хэрэглээнд маш их хэрэгтэй байдаг. Энэ нийтлэлд химийн дөрвөн үндсэн хуулийг авч үзэх болно: Массын хадгалагдах хууль, Тодорхой пропорцийн хууль, Олон пропорцийн хууль, Гей-Люссакийн хууль.
Массын хадгалалтын хууль
Массын хадгалагдах хууль буюу Лавуазьегийн хууль нь 18-р зуунд үүнийг томъёолсон Францын химич Антуан Лавуазьегийн нэрээр нэрлэгдсэн. Энэ хуульд химийн урвалд оролцдог бодисын нийт масс өөрчлөгддөггүй; урвалын өмнөх ба дараах бодисын масс ижил байна гэж заасан байдаг.
Массын хадгалалтын хуулийн зарчим
Энэ хуулийн гол зарчим нь химийн урвалд масс үүсгэх эсвэл устгах боломжгүй юм. Химийн урвал бүрт урвалд орогч бодисын нийт масс нь бүтээгдэхүүний нийт масстай тэнцүү байна.
Хэрэглээний жишээнүүд
Массын хадгалалтын хуулийн энгийн жишээ бол мод шатаах явдал юм. Мод шатах үед агаар дахь хүчилтөрөгчтэй урвалд орж үнс, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хий, усны уур үүсгэдэг. Хэрэв бид шаталтын өмнөх мод, хүчилтөрөгчийн массыг болон шаталтын дараах үнс, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, усны уурын массыг хэмжвэл нийт масс хэвээрээ байх болно.
\[ \text{Урвалж бодисын масс} = \text{Бүтээгдэхүүний масс} \]
Өөр нэг жишээ бол усны электролиз бөгөөд ус (H₂O) нь устөрөгчийн хий (H₂) ба хүчилтөрөгчийн хий (O₂) болж задардаг. Задарсан усны масс нь үүссэн устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хийн нийт масстай тэнцүү байна.
Тогтмол пропорцийн хууль
Тодорхой пропорцийн хууль буюу Прустын хууль нь 18-р зууны сүүлчээр томъёолсон Францын химич Жозеф Прустын нэрээр нэрлэгдсэн. Энэ хуульд химийн нэгдэл нь үргэлж ижил элементүүдээс тогтмол бөгөөд тодорхой массын харьцаагаар үүсдэг гэж заасан байдаг.
Тогтмол пропорцийн хуулийн зарчим
Энэ хуульд химийн нэгдлийн найрлага тогтмол бөгөөд нэгдлийг хэрхэн бэлтгэсэн эсвэл хаанаас гаралтайгаас хамаардаггүй гэж заасан байдаг. Жишээлбэл, ус үргэлж хоёр устөрөгчийн атом, нэг хүчилтөрөгчийн атомаас бүрддэг бөгөөд устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн массын харьцаа ойролцоогоор 1:8 байна.
Хэрэглээний жишээнүүд
Тодорхой Пропорцийн Хуулийн хэрэглээний жишээ бол ус (H₂O) юм. Гол мөрөн, далайгаас авсан эсвэл лабораторид бэлтгэсэн ус нь устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн массын харьцаатай үргэлж ижил байдаг. Хэрэв бид усыг задалбал устөрөгч ба хүчилтөрөгчийг тогтмол массын харьцаатай, ойролцоогоор 8 грамм хүчилтөрөгч тутамд 1 грамм устөрөгч олох болно.
Олон пропорцийн хууль
19-р зууны эхээр Жон Далтоны нээсэн Олон Пропорцийн Хуульд хэрэв хоёр элемент нэгээс олон нэгдэл үүсгэж чадвал нэг элементийн масс болон нөгөө элементийн өгөгдсөн масс нь энгийн бүхэл тооны харьцаатай байна гэж заасан байдаг.
Олон пропорцийн хуулийн зарчим
Энэ хууль нь элементүүд өөр өөр харьцаагаар нэгдэж өөр өөр нэгдлүүдийг үүсгэж болохыг харуулж байгаа боловч массын харьцаа нь үргэлж энгийн бүхэл тоо байдаг. Энэ нь атомууд нь химийн урвалын хамгийн жижиг хуваагдашгүй нэгж гэсэн атомын онолыг баталж байна.
Хэрэглээний жишээнүүд
Олон пропорцийн хуулийн хэрэглээний жишээг нүүрстөрөгч ба хүчилтөрөгчөөс үүссэн нэгдлүүдээс харж болно. Нүүрстөрөгч нь хүчилтөрөгчтэй нэгдэж хоёр өөр нэгдэл үүсгэдэг: нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (CO) ба нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO₂). Хэрэв бид хоёр нэгдэл дэх нүүрстөрөгчийн ижил масстай нэгддэг хүчилтөрөгчийн массыг хэмжвэл нүүрстөрөгчийн дутуу исэл ба нүүрстөрөгчийн давхар исэл дэх хүчилтөрөгчийн массын харьцаа 1:2 болохыг олж мэдэх болно.
\[ \text{CO:} \frac{1 \text{ грамм C}}{1,33 \text{ грамм O}} \]
\[ \text{CO}_2\text{:} \frac{1 \text{ grams C}}{2,66 \text{ grams O}} \]
\[ \frac{2,66}{1,33} = 2 \]
Гей-Луссакийн хууль
Жозеф Луис Гей-Луссакийн нэрээр нэрлэгдсэн Гей-Луссакийн хуульд хийн эзэлхүүн тогтмол байх үед хийн даралт нь түүний температуртай шууд пропорциональ байдаг гэж заасан байдаг. Энэ хууль нь хийн зан төлөвийг ойлгоход чухал ач холбогдолтой бөгөөд хийн кинетик онолын үндэс суурийн нэг юм.
Гей-Луссакийн хуулийн зарчим
Энэ хуульд хэрэв хийн эзэлхүүн тогтмол хэвээр байвал температурын өсөлт нь хийн даралтыг нэмэгдүүлэх ба эсрэгээр нь нөлөөлнө гэж заасан байдаг. Энэ хуулийг дараах байдлаар томъёолж болно.
\[ \frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2} \]
энд P нь даралт, T нь Кельвин дэх температур, 1 ба 2 индексүүд нь анхны болон эцсийн нөхцөл байдлыг илэрхийлнэ.
Хэрэглээний жишээнүүд
Гей-Люссакийн хуулийн жишээ бол битүүмжилсэн хийн цилиндр юм. Хэрэв цилиндрийг халаахад доторх хийн температур нэмэгдэж, үүний үр дүнд хийн даралт мөн нэмэгдэх болно. Энэ бол аэрозоль лааз, дотоод шаталтын хөдөлгүүр зэрэг олон төхөөрөмжийн ажиллагаанд хэрэглэгддэг зарчим юм.
Дүгнэлт
Химийн дөрвөн үндсэн хууль болох Массын хадгалалтын хууль, Тодорхой пропорцийн хууль, Олон пропорцийн хууль, Гей-Луссакийн хууль нь химийн урвал болон янз бүрийн нөхцөлд бодисын зан төлөвийг ойлгох үндэс суурийг тавьдаг. Эдгээр хуулиуд нь зөвхөн химийн онол, практикийн үндэс суурийг тавиад зогсохгүй шинжлэх ухаан, технологид өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээр хуулиудыг ойлгож, хэрэгжүүлснээр бид химийн урвалын үр дүнг илүү сайн урьдчилан таамаглах, үр ашигтай химийн процессуудыг зохион бүтээх, байгаль орчинд ээлтэй, тогтвортой шинэ технологи боловсруулах боломжтой. Энэхүү мэдлэг нь холбогдох салбарт ажилладаг химич, эрдэмтэн бүрийн үндэс суурь болдог.
