Закон сохранения массы(М.В. Ломоносов, 1748 г.; А.Л. Лавуазье 1780 г.) служит основой при расчете материального баланса химических процессов): масса веществ, вступивших в химическое взаимодействие всегда равна массе образовавшихся веществ.
Закон является материальной основой для составления химических уравнений, подбора стехиометрических коэффициентов и расчетов по ним.
Закон кратных отношений(Дж. Дальтон, 1803 г.)
Если два элемента образуют друг с другом несколько различных соединений, тона одну и ту же массу одного из них приходятся такие массы другого, которые относятся между собой как простые целые числа.
Открытие закона кратных отношений явилось одним из наиболее убедительных свидетельств правильности атомно-молекулярной теории строения вещества. Закон кратных отношений - один из законов стехиометрии, строго выполняется для стабильных газообразных соединений. Для многих кристаллических соединений наблюдаются отклонения от кратных отношений закона.
Закон постоянства состава(Ж.Л. Пруст, 1808 г.).
Всякое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.
Атомно-молекулярное учение позволяет объяснить закон постоянства состава. Поскольку атомы имеют постоянную массу, то и массовый состав вещества в целом постоянен. Закон является материальной основой для определения признаков индивидуальных веществ и дает возможность использовать формулы для описания состава соединений.
Развитие химии показало, что наряду с соединениями постоянного состава существуют соединения переменного состава. По предложению советского физика-химика Н.С. Курнакова первые названы дальтонидами (в память английского химика и физика Д. Дальтона), вторые - бертоллидами (в память французского химика К.Л. Бертолле, предвидевшего такие соединения). Состав дальтонидов выражается простыми формулами с целочисленными стехиометрическими индексами, например . Состав бертоллидов изменяется и не отвечает стехиометрическим отношениям.
В связи с наличием соединений переменного состава в современную формулировку закона постоянства состава следует внести уточнение.
Состав соединений молекулярной структуры, т.е. состоящих из молекул, - является постоянным независимо от способа получения. Состав же соединений с немолекулярной структурой (с атомной, ионной и металлической решеткой) не является постоянным и зависит от условий получения.
Закон Авогадро (1811 г). В равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул. Впоследствии это число было названо числом (константой) Авогадро, Na = 6,022·1023 моль-1.
Следствия из закона Авогадро:
1 моль любого вещества содержит 6,0221·1023 число молекул.
1 моль любого газа при одинаковых условиях занимает один и постоянный объем. Это объем при нормальных условиях (н. у.), т.е. Т=273 К и р=101,3 кПа равен 22,4 л/моль (дм3/моль). Данный объем называется молярным.
Молярный объем ( ) – это отношение объема вещества к количеству моль этого вещества.
= 22,4 дм3/моль (3)
где - объем вещества, дм3, - количество вещества, моль.
Объединенный закон газового состояния выражается уравнением состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева):
, где (4)
R – универсальная газовая постоянная, зависит от единиц, в которых измеряется давление и объем. R = 62400 мм.рт.ст.·см3/К·моль = 0,082 атм.·л/К·моль = 8,314 Дж/К·моль.
Для нескольких моль данное уравнение имеет вид:
(5)
Закон парциальных давлений – общее давление смеси газов , не вступающих друг с другом в химическое взаимодействие, равно сумме парциальных давлений ее составных частей.
Парциальное давление газа в газовой смеси – это давление, которое производил бы газ, занимая объем всей газовой смеси.
Например,в газовой смеси содержится 20% О2 и 80% N2, общее давление равно 1,013·105 Па, парциальное давление кислорода и азота равны
1,013·105·0,2 = 2,026·104 Па и
1,013·105·0,8 = 8,104·104 Па соответственно.