Ключевые слова:агрегатное состояние вещества – твердое, жидкое,
газ; количество вещества, моль; масса, молярная мас-
са, объем, молярный объем, температура, давление.
К основным стехиометрическим законам химии относятся:
1. Закон сохранения массы веществ ( М.В. Ломоносов, 1748 г.)
2. Закон постоянства состава (Ж. Пруст, 1801 г)
3. Закон Авогадро и следствия этого закона (1811 г.)
Закон сохранения массы веществ :
- масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ,
образовавшихся в результате реакции : S m(вступ.) = S m(обр.)
На практике этот закон используется при расстановке коэффициентов в уравнении реакции.
Например: Fe2O3 + HCl à FeCl3 + H2O
Чтобы масса веществ, вступивших в реакцию, была равна массе образовавшихся продуктов реакции, уравнивают количество атомов каждого элемента в левой части уравнения с количеством атомов тех же элементов в правой части путем расстановки соответствующих стехиометрических коэффициентов:
Fe2O3 + 6 HCl = 2 FeCl3 + 3 H2O
Закон постоянства состава:
- всякое химически чистое вещество, независимо от способа его получения, имеет один и тот же качественный и количественный состав.
Например, H2O – вода. Молекула воды всегда состоит из элемента водорода и элемента кислорода – качественный состав. Атомов водорода два, а кислорода один – количественный состав.
Закон Авогадро:
- в равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температуре Т и давлении Р) содержится одинаковое количество молекул.
1-е следствие:
- одинаковое количество молекул различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) занимают одинаковые объемы.
Так при температуре 00С и давлении 101325 Па (условия нормальные) один моль любого газа занимает объём 22,4 литра. Такой объём называют молярный или мольный объём и обозначают V0м (л/моль).
Моль – это мера количества вещества в химии.
Один моль – это такое количество структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов и др.), которое равно количеству атомов в 12 граммах изотопа углерода-12:
NA = 12 г / 1,99×10-23 = 6,02×1023
1 моль атомов = 6,02×1023 атомов
1 моль молекул = 6,02×1023 молекул и т.д.
Количество моль обозначают n. Масса одного моля называется молярная масса и обозначается М (г/моль). Масса любого количества равна m = M×n. Объём любого количества газа при нормальных условиях равен V0 = V0 М×n.
Если условия отличаются от нормальных, то объем газа можно рассчитать, используя газовые законы:
а) PV/T = P0V0/T0 или
б) PV = nRT - уравнение Клапейрона-Менделеева,
где - V0 – объем газа при нормальных условиях Р0 и Т0
V - объем того же количества газа при заданных Р и Т
R - универсальная газовая постоянная.
R = P0V0/T0 для n = 1 моль.
В системе СИ универсальная газовая постоянная равна 8,314 Дж/моль×К
В этой системе объем измеряется в м3, давление в Па, температура в К ( по шкале Кельвина). Т= 273 + t , где t – температуре по шкале Цельсия.
Если объем измерять в литрах, давление в атм, то R = 0,082 л×атм/моль×К
Если объем измерять в мл, а давление - в мм ртутного столба (мм рт.ст.), то R = 6,24×104 мл×мм рт ст/моль×К
2-е следствие закона Авогадро:
- при одинаковых условиях массы различных газов, занимающих одинаковые объемы, относятся друг к другу как их молярные массы. Это отношение называется относительной плотностью D :m1/m2 = M1/M2 = D