Legile fundamentale ale chimiei

LEGILE FUNDAMENTALE ALE CHIMIEI

1. Legi ponderale

Legea conservarii masei (Lomonosov, Lavoisier) masa totala a substantelor rezultate dintr-o reactie chimica este egala cu masa totala a substantelor care au reactionat sau in orice proces chimic, masa substantelor care se combina ramine constanta.

CaCO3 = CaO + CO2 adica 100g = 56g + 44 g

Aceata lege se verifica numai in unitati de masa, verificarea in volume nu este posibila, deoarece de cele mai multe ori reactiile intre gaze au loc cu modificarea de volum.

Legea conservarii energiei: energia nu se poate crea sau distruge, ci doar se poate transforma dintr-o forma de energie in alta forma de energie.

Legea proportiilor definite (legea proportiilor constante sau a constantei compozitiei- Proust): substantele reactioneaza intre ele in proportii de masa definite si constante.

H2 +Cl2 = 2 HCl sau 2NaCl + H2SO4 = 2HCl + Na2SO4 indiferent de calea de obtinere raportul masic (in greutate) de combinare este acelasi H:Cl adica 1:35,5

Legea proportiilor multiple (Dalton : daca doua substante simple se pot combina intre ele pentru a forma mai multi compusi chimici, diferitele mase ale unui component care reactioneaza cu aceeasi masa a celuilalt component se gasesc intre ele in raporturi simple si mici.

De ex. aceeasi cantitate de azot (14g) se combina cu cantitati variabile de O spre a rezulta oxizii azotului:

Protoxid de N N₂O 28/16 14/8 (adica l/1)

Monoxid de N            NO 14/16 14/16 (adica ½)

Trioxid de N N₂O₃ 28/48 14/24 (adica 1/3)

Bioxid de N NO₂ 14/32 14/32 (adica ¼)

Pentoxid de N N₂O₅ 28/80 14/40 (adica 1/5)

Se observa ca masele de O din acesti oxizi se gasesc intre ele in raporturi de 8 : 16 : 24 : 32 : 40 adica 1: 2 : 3 : 4 : 5.

Legea proportiilor echivalente: reactiile chimice decurg de la echivalent la echivalent sau substantele reactioneaza intre ele in cantitati de masa proportionale cu echivalentii chimici ai elementelor sau compusilor respectivi.

Comparind NaCl cu CuCl se vede ca 23g de Na sunt echivalente cu 63,5 g Cu deci raportul este 23 : 63,5.

Comparind NaCl cu CuCl₂ se vede ca 23g de Na sunt echivalente cu 31,8 g Cu deci raportul este 23:31,8. Raportul echivalentilor va fi ca numere intregi si mici 23 /63,5: 23/31,8= 1:2

Analiza: Genetica umana - tipuri mendeliene de eredit Analiza: Pielea - organ conjunctivo-epitelial

Legea ce sta la baza reactiilor chimice este faptul ca acestea decurg de la echivalent la echivalent sau un echivalent dintr-o substanta inlocuieste un echivalent al altei substante.

De ex in reactia Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 28 g Fe vor inlocui 31,8 g Cu si aceste valori sunt echivalentii chimici pentru Fe si Cu.

Consecinta legilor proportiilor este notiunea de echivalent.

Echivalentul chimic este cantitatea dintr-un element sau dintr-o combinatie chimica care poate inlocui sau se poate combina cu 1,008 g hidrogen, cu 8 g oxigen sau cu 3 g carbon care . Daca aceasta cantitate este exprimata in grame se numeste echivalent-gram sau val. Deci H2 are echivalentul gram 1g, iar O2 are valul 8g.

Calculul echivalentului gram.

In reactiile de neutralizare cu schimb de protoni, un echivalent gram este cantitatea de substanta care reactioneaza cu un echivalent gram de protoni (ion-gram de hidrogen), iar in reactiile redox (oxidare si reducere) prin echivalent gram se intelege cantitatea de substanta care reactioneaza cu un electron-gram.

-pentru elemente Eg = masa atomica/valenta

P₄ + 6Cl₂ = 4PCl₃ Eg = masa atomica P/3 = 31/3= 10,326 g fosfor

P₄ + 10Cl₂ = 4PCl₅ Eg = masa atomica P /5 =31/5= 6,196 g fosfor

-pentru acizi in reactii de neutralizare

Eg = masa moleculara/ nr de atomi de hidrogen care reactioneaza sau sunt inlocuiti

Eg = masa mol. HCl/1 Eg = masa molec. H₂SO₄/ 2

-pentru baze in reactii de neutralizare

Eg = masa moleculara / nr. Grupe OH

Eg = masa mol. Al(OH)3 / 3 = 78/3 =26 g

- pentru saruri

Eg = masa molec / nr. At. Metal x valenta metalului

Eg = masa moleculara BaCl₂ / 1x2 =208/2 =104g

-in reactii de oxidare

Eg = masa molecuara / nr. Electroni cedati sau acceptati de o molecula din substanta respectiva

8HNO₃ + 3Cu = 3Cu (NO3)₂ +4H2O + 2NO

N⁵⁺ + 3e - → N²⁺

Eg = masa mol. HNO₃ / 3 = 63/3= 21 g

2. Legi volumetrice

Legea volumelor constante (Gay-Lussac): volumele a doua gaze care se pot combina pentru a forma un compus definit, masurate la aceeasi temperatura si la aceeasi presiune, se gasesc intre ele intr-un raport simplu; volumul compusului rezultat in stare gazoasa este in raport simplu cu fiecare din volumele gazelor reactante.

H₂ + Cl₂ = 2HCl 1:1 = H₂:Cl₂ 2:1 = HCl:Cl₂ sau HCl:H₂ 2/2 HCl: (H2 +Cl2)

Legea lui Avogadro-Ampere: volume egale de gaze, la aceeasi temperatura si la aceeasi presiune, contin acelasi numar de molecule, NA = 6,023.10²³ molecule. Acest numar de molecule este de asemenea continut si intr-un atom - gram sau ion-gram.

Volumul molar este volumul ocupat de 1 mol in conditii de temperatura si presiune data. Volumul molar al oricarui gaz, la temperatura de 0 C si presiunea de 760 torri, este de 22,414 l.