Химия закон постоянства состава вещества: формулировка Ж. Пруста и современная — урок. Химия, 8 класс.

Содержание

формулировка Ж. Пруста и современная — урок. Химия, 8 класс.

Пример:

углекислый газ может быть получен в результате сгорания угля, метана или при разложении известняка. Но в любом случае в порции углекислого газа число атомов кислорода будет в два раза больше числа атомов углерода, а массовые доли углерода и кислорода всегда равны  \(27,29\) % и  \(72,71\) %.

Развитие химии внесло дополнения в закон постоянства состава. Оказалось, что этот закон строго выполняется только для веществ молекулярного строения. Так, в любой молекуле углекислого газа содержится один атом углерода и два атома кислорода, и состав этого вещества изменяться не может.

 

   

Рис. \(1\). Молекула углекислого газа

  

Молекулярное строение имеют все газообразные и жидкие вещества, а также твёрдые вещества с низкими температурами плавления. Постоянный состав имеют: вода, сернистый газ, сероводород, метан, аммиак, кислоты, спирт, сахар, глюкоза и т. д.

 

Количественный состав веществ немолекулярного строения может несколько изменяться в зависимости от способа получения.

 

Поваренная соль состоит из атомов натрия и хлора, расположенных в определённом порядке. Этот порядок может нарушаться, поэтому состав разных образцов соли несколько отличается. В поваренной соли, полученной разными способами, на \(1\) атом натрия может приходиться от \(0,99\) до \(1,01\) атомов хлора. Однако условно для простоты обычно указывают округлённые целые числа.

 

Рис. \(2\). Кристалл поваренной соли

  

Немолекулярное строение имеют и другие соединения (питьевая сода, мел, оксиды металлов, их соли), песок и некоторые другие вещества. Для этих веществ закон постоянства состава выполняется только приблизительно.

  

Современная формулировка закона постоянства состава:

Всякое чистое вещество молекулярного строения независимо от места нахождения и способа получения имеет постоянный качественный и количественный состав.

Из закона постоянства состава следует, что при образовании сложного вещества химические элементы соединяются в определённых численных и массовых соотношениях.

Источники:

Рис. 1. Молекула углекислого газа https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/af/Carbon-dioxide-3D-vdW.svg/1920px-Carbon-dioxide-3D-vdW.svg.png

Рис. 2. Кристалл поваренной соли https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/70/Lithium-chloride-3D-ionic.png/1024px-Lithium-chloride-3D-ionic.png

Закон постоянства состава — Справочник химика 21

    Эквивалент. Закон эквивалентов. Из закона постоянства состава следует, что элементы соединяются друг с другом в стро.го определенных количественных соотношениях. Поэтому в химию были введены понятия эквивалента и эквивалентной массы (слово эквивалентный в переводе означает равноценный ). [c.31]

    Наряду с соединениями, для которых справедливы законы постоянства состава и кратных отношений, существуют соединения переменного состава — многие твердые оксиды, сульфиды, нитриды, карбиды и пр.[c.260]


    Стехиометрия — умение о составе веществ, основанное па законах постоянства состава, эквивалентов и кратных отношений (законы стехиометрии), [c.152]

    Более того, Пруст установил, что постоянство соотношений компонентов наблюдается и в ряде других соединений. Он сформулировал общее правило, согласно которому все соединения содержат элементы в строго определенных пропорциях (а не в любых сочетаниях) вне зависимости от условий получения этих соединений. Это правило называется законом постоянства состава, или иногда законом Пруста. (Пруст также показал, что Бертолле, пытаясь доказать, что состав определенных соединений меняется в зависимости от метода их получения, пришел к ошибочным выводам из-за неточности анализов и использования недостаточно чистых исходных соединений.) 

[c.54]

    Закон постоянства состава. Следующим шагом в развитии химии явилось установление положения о постоянстве состава вещества  [c. 14]

    ВИДНО, что Пруст прав. Закон постоянства состава был уточнен и стал краеугольным камнем химии .  [c.55]

    Другими словами, если признать атомное строение материи, то из этого положения закон постоянства состава вытекает как естественное следствие. Более того, поскольку справедливость закона постоянства состава — неоспоримый факт, то, следовательно, атомы действительно являются неделимыми частицами. 

[c.55]

    В честь Дальтона, широко применявшего молекулярно-атомную теорию к химическим явлениям, и Бертолле, впервые высказавшего предположение о существовании соединений, не подчиняющихся законам постоянства состава и кратных отношений. [c.261]

    И тем не менее с момента открытия закона Пруста существовали серьезные сомнения в его справедливости. В конце концов, почему закон постоянства состава всегда должен быть справедлив Почему какое-то соединение всегда должно содержать 4 части л и 1 часть у, и почему оно не может содержать, например, 4,1 или 3,9 части х и 1 часть у Если допустить, что материя является сплошной (а не дискретной), то понять это трудно.

Почему элементы не могут смешиваться в несколько иных пропорциях  [c.55]

    Выводы Канниццаро были последним звеном в цепи логических рассуждений, которая вела свое начало от Пруста и его закона постоянства состава. Спор был окончен, настало время расчетов. Ученые могли находить точную атомную массу любого элемента, входящего в соединения, плотность паров которых удавалось измерить. Зная атомные массы элементов, можно было вычислять процентный состав новых соединений, что давало возможность однозначно устанавливать их химические формулы. На этой основе было введено понятие моля, которое мы уже сформулировали в гл. 1. Моль определялся как количество вещества в граммах, численно равное его молекулярной массе в шкале Канниццаро (которой мы пользуемся и сегодня разумеется, к нашему времени точность ее стала значительно выше). Отсюда ясно, что моль любого вещества должен содержать одинаковое число молекул. Хотя значение этого числа сначала было неизвестным, ему присвоили название числа Авогадро N в знак запоздалой признательности ученому, внесшему столь большой вклад в развитие химии.

[c.289]


    В отличие от закона сохранения массы, справедливость которого полностью подтверждена открытиями, сделанными после его установления, законы постоянства состава и кратных отношений оказались не столь всеобщими. В связи с открытием изотопов ( 35) выяснилось, что соотношение между массами элементов, входящих в состав данного вещества, постоянно лишь при условии постоянства изотопного состава этих элементов. При изменении изотопного состава элемента меняется и массовый состав соединения. Например, тяжелая вода 72) содержит около 2Ь% (масс.) водорода, а обычная вода лишь 11%. [c.24]

    В действительности состав некоторых соединений может колебаться в определенных пределах, но это особые случаи. Состав тех простых соединений, которыми занимались химики до 1800 г,, строго соответствует требованиям закона постоянства состава. 

[c.55]

    Это утверждение получило название закона постоянства состава Пруста. Спор между Бертолле и Прустом принес большую пользу, потому что многие химики отправились в свои лаборатории доказывать идеи, приверженцами которых они были, а результатом явилось быстрое накопление большого объема знаний о составе химических соединений. Конечно, прав оказался Пруст и все же существуют твердые кристаллические вещества, в которых из-за наличия дефектов кристаллической структуры подлинное отношение атомов не совпадает с предсказываемым идеальной химической формулой. Например, состав сульфида железа может варьировать от Fe, (S до FeS,, в зависимости от способа получения образца. 

[c.275]

    Закон постоянства состава. Закон кратных отношений 23 [c.23]

    Закон постоянства состава формулируется таким образом  [c.14]

    Имеет ли соединение постоянный состав Закон постоянства состава. Эквивалентные отношения и соединительные веса. [c.267]

    Д. Дальтон (1776—1844 гг.) в дальнейшем, используя открытый им закон кратных отношений, закон эквивалентов и закон постоянства состава, создал новую версию атомистической теории, основанную на количественных соотношениях, возникающих при взаимодействии между химическими элементами.[c.15]

    Клод Бертолле (1748-1822). Французский химик, противник закона постоянства состава соединений. [c.66]

    Примечание значения х У1 у — чрезвычайно а-лы, знаки равенства в некоторых случаях поставлены условно. Предложите, как следует дополнить закон постоянства состава или дайте новую его формулировку. 

[c.18]

    В заключение еще раз отметим, что сформулированный Прустом закон постоянства состава Пропорции, в которых два элемента соединяются при образовании определенного химического вида, не способны к непрерывным изменениям — действителен лишь для молекул, состоящих из небольшого числа атомов и настолько мало взаимодействующих между собой, что этим можно пренебречь. Любое кристаллическое вещество, не имеющее молекулярного строения, в большей или меньшей степени должно иметь переменный состав. Причина этого лежит в энергетических закономерностях—проявлении энтропийного фактора (см. с. 124). Полное структурное упорядочение может реализоваться лишь при абсолютном нуле, О К.[c.107]

    Закон постоянства состава. Из представлений, лежащих в основе современной химии, вторым по значимости после принципа сохранения массы и энергии является закон постоянства состава химических соединений. 

[c.13]

    I видимому, Л. Больцман. Тем не менее, большинство моделей этих систем детерминистские по своей сути. Другой недостаток, препятствующий моделированию сложных систем — стремление к описанию их на уровне взаимодействия элементарных частей системы. В сложных системах процессы являются стохастическими. Детерминированность таких систем кажущаяся. Квантовая теория изменила представления об атомах и молекулах. Одно из крупнейших достижений физики и химии XX века — теория гибридизации Л. Полинга, обычно понимается довольно узко как образование сложных электронных оболочек, хотя истинный смысл этой теории в том, что реальный атом в молекуле и изолированный атом таблицы Менделеева — разные вещества. То же относится к молекулам молекула в почве, лаборатории и организме — разные объекты.

Состояние вещества зависит от среды. Природные геохимические и биогеохимические системы — почвы, нефти, водные биоценозы состоят из бесконечного числа компонентов. В природе нет и не может быть абсолютно чистого вещества. Понятие чистого вещества противоречит понятию памяти сред. В дальнейшем будет показано непостоянство закона постоянства состава. Кроме того, для таких систем характерны законы квантовой. логики. В конечном счете, это приводит к замыканию макромира таких систем [c.22]

    Как и закон постоянства состава, закон кратных отношений предусматривает постоянство атомной массы любого химического элемента, что возможно только при условии постоянства его изотопного состава. [c.14]

    Доказательство постоянства состава для самых разнообразных химических соединений уже являлось само по себе свидетельством в пользу дискретности строения материи. Применение же закона постоянства состава для анализа любого из указанных рядов показывает, что существование двух (или нескольких) соединений, образующихся при взаимодействии любой пары химических элементов, возможно лишь в том случае, когда состав соединений будет отличаться один от другого на целые атомы.

Естественно, что эти различия в составе химических соединений ряда, впрочем, как и сами основные законы химии, справедливы лишь при условии, что материя действительно состоит из мельчайших неделимых частиц. [c.16]

    В начале XIX в. Ж- Пруст в длительном споре с К- Бертолле отстаивал мысль, что вещество независимо от способов получения обладает одним и тем же составом. Это утверждение было сформулировано в закон постоянства состава. Исходя из данных о составе вещества выводилась его химическая формула с постоянным количественным соотношением элементов ( Oj, HjO, СН4). Поэтому соединения постоянного состава были названы стехиометрическими соединениями (стехиометрия от греческого stoi heian — основание, элемент и metreo — мерю). Закон постоянства состава и стехио-метричность соединений долгое время считались незыблемыми. Однако в начале XX в. И. С. Курнаков на основании своих исследований пришел к выводу о существовании нестехиометрических соединений, т. е. характеризующихся переменным составом.

Н. С. Курнаков отмечал, что было бы ошибкой считать соединения переменного состава… чем-то редким и исключительным . Соединения постоянного состава Н. С. Курнаков назвал дальтонидами в честь Д. Дальтона, широко применявшего атомно-молекулярную теорию к химическим явлениям. Нестехиометрические соединения были названы в честь К. Бертолле бертоллидами. [c.105]


    И наконец, использование закона постоянства состава и закона кратных отношений позволило Д. Дальтону установить значения относительных атомных масс элементов, принимая за единичную — массу атома водорода. [c.16]

    Азеотропные смеси не являются химическими соединениями. Это подтверждается тем, что состав азеотропной смеси зависит от давления, а следовательно, не соблюдается обязательный для каждого химического соединения закон постоянства состава. Так, например, смесь этиловый спирт — вода при давлении 101,3 кПа образует азеотроп, содержащий 88,4 мол. % спирта. При понижении давления концентрация спирта в азеотропе увеличивается, а при абсолютном давлении ниже 12 кПа азеотропная смесь вовсе не образуется. [c.17]

    Структура книги построена следующим образом первая часть, методологическая, написана сравнительно популяр(ю и посвящается критике атомизма, закона постоянства состава, представлению о энтропии, как мере хаоса, разрушающей ро.чп энтропии и ряду других догм естествознания. Вторая часть 6 [c.6]

    Природа опирается на законы развития многокомпонентных систем -веществ, завязанных в единое целое. Для систем — веществ не выполняются точно законы сохранения вещества, законы постоянства состава. [c.39]

    Различные образцы одного и того же вещества, представляю-щег.о собой химическое соединение, содержат в своем составе одни и те же элементы и всегда в одинаковых пропорциях. При этом каким бы способом мы ни получали данное соединение, оно всегда имеет один и тот же состав. Таков смысл известного закона постоянства состава. [c.12]

    Предложен системный подход к веществу, согласно которому все вещество в природе заключено не в молекулярные, а в многокомпонентные стохастические системы (МСС) с случайным распределением состава. Для вещества, как многокомпонентной системы, не выполним закон постоянства состава. Он справедлив с некоторой точностью только для основного, доминирующего в этой системе, компонента. [c.65]

    Атомизм, сыгравший выдающуюся роль в прошлом, сейчас не способствует познанию и созданию единой картины Мира и приводит к утрате единства и целостности окружающей действительности и Человеческой личности. Атомизм теряет смысл при переходе от индивидуальных веществ к большим системам веществ, где необходимо учитывать значение примесей. К основным компонентам добавляются их спутники — примеси. Поэтому любое вещество -система. Предлагается системный подход к исследованию сложного вещества в отличии от классического подхода, учитывающего только индивидуальные основные компоненты, вещество рассматривается как единая стохастическая многокомпонентная система. Природа опирается на законы развития многокомпонентных систем — веществ, завязанных в единое целое. Для систем- веществ не выполняются законы постоянства состава. [c.105]

    Таким образом, любое реальное химически чистое вещество содержит в своей системе один доминирующий (основной) компонент и разные компоненты — спутники. Закон постоянства состава выполним только для основного вещества. При системном подходе к веществу с учетом всех даже очень малых количеств компонентов закон постоянства состава не выполняется, суммы компонентов лишь приближенно равны целому. Отсюда следует невыполнимость закона действующих масс для системы в целом. [c.9]

    В результате установ. .еиия закона сохранения массы с конца ХУИ1 века в хи.мии прочно утвердились количественные методы исследования. Был изучен количественный состав многих веществ. При этом был установлен закон постоянства состава  [c.23]

    Еще в прошлом веке стехиометрические законы (законы постоянства состава, кратных отношений, эквивалентов), установленные для молекулярных соединений (газообразных и парообразных), завоевали в теоретической химии настолько прочные позиции, что отклонения от них для веществ любой структуры казались невозможными. Поэтому первые факты получения соединений непостоянного состава, соединений с нарушением стехиометрических соотношений пытались объяснить недостаточной очисткой препаратов. [c.199]

    Поворотный этап в истории развития химической атомистики связан с именем шведского химика Иёнса Якоба Берцелиуса. Он вслед за Дальтоном внес особенно большой вклад в создание атомистической теории. Примерно о 1807 г. Берцелиус вплотную занялся определением точного элементного состава различных соединений. Проведя не одну сотню анализов, он представил столько доказательств, подтверждавших закон постоянства состава, что химики были вынуждены признать справедливость этого закона, а следовательно, и принять атомистическую теорию, которая непосредственно вытекала из закона постоянства состава. [c.61]

    Расчеты технологических процссеов, в результате кото[)ы> происходит химическое изменение веш,ества, основаны на сто хиометрпческих законах законе постоянства состава и законе к р а т н (л х отношений, которые выра кают собой взаимное отношение атомов и молекул при их химическом взаимодействии друг с другом.[c.30]

    Законы постоянства состава и кратных отношений вытекают из атомно-мо-леиулприого учения. Вещества с молекулярной структурой состоят из одинако-вмх молекул. Поэтому естественно, что состав таких веществ постоянен. При образовании из двух элементов нескольких соединений атомы этих элементов соединяются друг с другом в молекулы различного, но определенного состава. Например, молекула оксида углерода(И) построена из одного атома углерода и одного атома кислорода, а в состав молекулы диоксида углерода входит один атсм углерода и два атома кислорода. Ясно, что масса кислорода, приходящаяся па одну и ту же массу углерода, во втором из этих соедипепнй в 2 раза больше, чем в первом. [c.24]

    В некоторых учебниках закон постоянства состава фО рмулируется так Состав химического со- [c.17]

    И еще один пример. Наряду с соединениями постоянного состава (характеризующимися целочисленными стехио-метрическими коэффициентами), для которых справедливы законы постоянства состава и кратных отношений, существуют соединения переменного состава (многие оксиды, сульфиды, карбиды, нитриды и т. д.). Так, карбид циркония имеет состав не 2гС (в соответствии с местом элементов-партнеров в периодической системе элементов), а 2гС1—х, где X в границах области непрерывного изменения состава меняется в широких пределах, К подобным выводам можно прийти не только на основании изучения структуры, но и в результате термохимических исследований, так как в соответствии с непрерывным изменением состава будет непрерывно меняться и теплота образования таких солей. [c.29]

    Необходимо заметить, что закон постоянства состава выполняется при условии, что образующие химическое соединение элементы мононзотопны (см. гл. I, 2) илн же имеют строго постоянный изотопный состав. Это естественно, поскольку закон постоян- TB.il состава предусматривает постоянство атомной массы любого химического элемента, что возможно только при условии строгой определенности его изотопного состава. [c.14]

    Выше указывалось, что установление закона сохранения массы и закона постоянства состава позволило приписать атомам химических элементов строго определенную массу. Значения масс атомов, выраженные в обычно используемых единицах массы (абсолютная атомная масса rrijJ, очень малы, поэтому применять их в повседневной практике крайне неудобно. Например, масса атома углерода равна  [c.17]

    Среди неорганических веществ почти 95% не имеют молекулярного строения и, следовательно, являются нестехиометрическими соединениями. Часто отклонения от стехиометрического состава так невелики, что при химическом анализе их установить не удается. (Этим и объясняется тот факт, что закон постоянства состава считали справедливым на протяжении столь долгого аремени.) Однако исследование свойств веществ, например электрической проводимости, окраски, магнитных и др., свидетельствует о наличии переменного состава. [c.107]

    Таким образом, при системном подходе к веществу закон постоянства состава не выполняется, суммы компонентов лищь приближенно равны сумме частей. [c.45]


Химия (1986) — [ c. 12 ]

Неорганическая химия (1987) — [ c.0 ]

Химия для поступающих в вузы 1985 (1985) — [ c.21 ]

Химия для поступающих в вузы 1993 (1993) — [ c.22 ]

Основы общей химии (1988) — [ c.15 ]

Пособие по химии для поступающих в вузы 1972 (1972) — [ c.19 ]

Общая химия в формулах, определениях, схемах (1996) — [ c.10 ]

Общая химия в формулах, определениях, схемах (0) — [ c.10 ]

Общая химия в формулах, определениях, схемах (1985) — [ c.10 ]

Общая химия в формулах, определениях, схемах (0) — [ c.10 ]

Физика и химия в переработке нефти (1955) — [ c. 143 ]

Введение в молекулярную теорию растворов (1959) — [ c.19 , c.23 ]

Курс химии Часть 1 (1972) — [ c.21 ]

Минеральные кислоты и основания часть 1 (1932) — [ c.68 ]

Общая химия и неорганическая химия издание 5 (1952) — [ c.23 ]

Курс общей химии (1964) — [ c.8 , c.9 ]

Очерк общей истории химии (1969) — [ c.437 ]

Неорганическая химия (1979) — [ c.20 ]

Неорганическая химия Издание 2 (1976) — [ c.15 , c.17 ]

Аналитическая химия (1975) — [ c. 263 ]

Химия (1985) — [ c.18 ]

Строение неорганических веществ (1948) — [ c.198 , c.649 ]

Неорганическая химия (1978) — [ c.13 ]

Неорганическая химия (1950) — [ c.10 ]

Химия (1975) — [ c.10 ]

Общая химия Издание 4 (1965) — [ c.10 ]

Химия (1982) — [ c.10 ]

Основы химической термодинамики и кинетики химических реакций (1981) — [ c.41 ]

Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников Издание 2 (1973) — [ c.11 , c. 46 , c.118 , c.450 , c.465 ]

Теоретические основы общей химии (1978) — [ c.8 ]

Неорганическая химия (1994) — [ c.505 ]

Химия Издание 2 (1988) — [ c.20 ]

Введение в молекулярную теорию растворов (1956) — [ c.19 , c.23 ]

Общая химия Изд2 (2000) — [ c.14 ]

Метод физико-химического анализа в неорганическом синтезе (1975) — [ c.45 ]

Структуры неорганических веществ (1950) — [ c.19 ]


Закон постоянства состава вещества.

Законы сохранения в химии

Химия относится к разряду точных наук, и наряду с математикой и физикой устанавливает закономерности существования и развития материи, состоящей из атомов и молекул. Все процессы, протекающие как в живых организмах, так и среди объектов неживой природы, имеют в своей основе явления превращения массы и энергии. Закон постоянства состава вещества, изучению которого будет посвящена эта статья, и лежит в основе протекания процессов в неорганическом и органическом мире.

Атомно-молекулярное учение

Чтобы понять суть законов, управляющих материальной действительностью, нужно иметь представление о том, из чего она состоит. По словам великого российского ученого М. В. Ломоносова «Во тьме должны пребывать физики и, особенно, химики, не зная внутреннего частиц строения». Именно он в 1741 году, сначала теоретически, а затем и подтвердив опытами, открыл законы химии, служащие основой для изучения живой и неживой материи, а именно: все вещества состоят из атомов, способных образовывать молекулы. Все эти частицы находятся в непрерывном движении.

Открытия и ошибки Дж. Дальтона

Спустя 50 лет идеи Ломоносова стал развивать английский ученый Дж. Дальтон. Ученый выполнил важнейшие расчеты по определению атомных масс химических элементов. Это послужило главным доказательством таких предположений: массу молекулы и вещества можно вычислить, зная атомный вес частиц, входящих в её состав. Как Ломоносов, так и Дальтон считали, что, независимо от способа получения, молекула соединения всегда будет иметь неизменный количественный и качественный состав. Первоначально именно в таком виде был сформулирован закон постоянства состава вещества. Признавая огромный вклад Дальтона в развитие науки, нельзя умолчать о досадных ошибках: отрицании молекулярного строения простых веществ, таких как кислород, азот, водород. Ученый считал, что молекулы есть только у сложных химических веществ. Учитывая огромный авторитет Дальтона в научных кругах, его заблуждения негативно повлияли на развитие химии.

Как взвешивают атомы и молекулы

Открытие такого химического постулата, как закон постоянства состава вещества, стало возможным благодаря представлению о сохранении массы веществ, вступивших в реакцию и образовавшихся после нее. Кроме Дальтона, измерение атомных масс проводил И. Берцелиус, составивший таблицу атомных весов химических элементов и предложивший современное их обозначение в виде латинских букв. В настоящее время массу атомов и молекул определяют с помощью углеродной нанотрубки. Результаты, полученные в данных исследованиях, подтверждают существующие законы химии. Ранее ученые использовали такой прибор, как масс-спектрометр, но усложненная методика взвешивания явилась серьёзным недостатком в спектрометрии.

Почему так важен закон сохранения массы веществ

Сформулированный М. В. Ломоносовым выше названный химический постулат доказывает тот факт, что во время реакции атомы, входящие в состав реагентов и продуктов, никуда не исчезают и не появляются из ничего. Их количество сохраняется без изменения до и после химического процесса. Так как масса атомов константна, данный факт логически приводит к закону сохранения массы и энергии. Более того, ученый декларировал эту закономерность, как всеобщий принцип природы, подтверждающий взаимопревращение энергии и постоянство состава вещества.

Идеи Ж. Пруста как подтверждение атомно-молекулярной теории

Обратимся к открытию такого постулата, как закон постоянства состава. Химия конца 18 – начала 19 века — наука, в рамках которой велись научные споры между двумя французскими учеными, Ж. Прустом и К. Бертолле. Первый утверждал, что состав веществ, образовавшихся в результате химической реакции, зависит главным образом от природы реагентов. Бертолле был уверен, что на состав соединений – продуктов реакции влияет еще и относительное количество взаимодействующих между собой веществ. Большинство химиков в начале исследований поддержали идеи Пруста, который сформулировал их следующим образом: состав сложного соединения всегда постоянный и не завит от того, каким способом оно было получено. Однако дальнейшее исследование жидких и твердых растворов (сплавов) подтвердило мысли К. Бертолле. К этим веществам закон постоянства состава был неприменим. Более того, он не действует для соединений с ионными кристаллическими решетками. Состав этих веществ зависит от методов, которыми их добывают.

Каждое химическое вещество, независимо от способа его получения, имеет постоянный качественный и количественный состав. Эта формулировка характеризует закон постоянства состава вещества, предложенный Ж. Прустом в 1808 году. В качестве доказательств он приводит следующие образные примеры: малахит из Сибири имеет такой же состав, как и минерал, добытый в Испании; в мире есть только одно вещество киноварь, и не имеет значения, из какого месторождения она получена. Таким образом Пруст подчеркивал постоянство состава вещества, независимо от места и способа его добычи.

Не бывает правил без исключений

Из закона постоянства состава следует, что при образовании сложного соединения химические элементы соединяются друг с другом в определённых весовых соотношениях. Вскоре в химической науке появились сведения о существовании веществ, имеющих переменный состав, который зависел от способа получения. Русский ученый М. Курнаков предложил назвать эти соединения бертоллидами, например оксид титана, тяжелая вода, нитрид циркония.

У этих веществ на 1 весовую часть одного элемента приходится различное количество другого элемента. Так, в бинарном соединении висмута с галлием на одну весовую часть галлия приходится от 1,24 до 1,82 части висмута. Позже химики установили, что, кроме соединения металлов друг с другом, вещества, не подчиняющиеся закону постоянства состава, есть в таком классе неорганических соединений, как оксиды. Бертоллиды характерны также для сульфидов, карбидов, нитридов и гидридов.

Роль изотопов

Получив в свое распоряжение закон постоянства вещества, химия как точная наука смогла увязать весовую характеристику соединения с изотопным содержанием элементов, образующих его. Вспомним, что изотопами считают атомы одного химического элемента с одинаковыми протонными, но различными нуклонными числами. Учитывая наличие изотопов, понятно, что весовой состав соединения может быть переменным при условии постоянства элементов, входящих в это вещество. Если элемент увеличивает содержание какого-либо изотопа, то и весовой состав вещества тоже изменяется. Например, обычная вода содержит 11 % водорода, а тяжелая, образованная его изотопом (дейтерием), – 20 %.

Характеристика бертоллидов

Как мы уже выяснили ранее, законы сохранения в химии подтверждают основные положения атомно-молекулярной теории и являются абсолютно верными для веществ постоянного состава – дальтонидов. А бертоллиды имеют границы, в которых возможно изменение весовых частей элементов. Например, в оксиде четырёхвалентного титана на одну весовую часть металла приходится от 0,65 до 0,67 части кислорода. Вещества непостоянного состава не имеют молекулярного строения, их кристаллические решетки состоят из атомов. Поэтому химические формулы соединений лишь отражают границы их состава. У различных веществ они разные. Температура также может влиять на интервалы изменения весового состава элементов. Если два химических элемента образуют между собой несколько веществ – бертоллидов, то для них также неприменим и закон кратных отношений.

Из всех вышеприведенных примеров сделаем вывод: теоретически в химии присутствуют две группы веществ: с постоянным и переменным составом. Наличие в природе этих соединений служит прекрасным подтверждением атомно-молекулярного учения. А вот сам закон постоянства состава уже не является доминирующим в химической науке. Зато он наглядно иллюстрирует историю её развития.

7. Закон постоянства состава. Закон кратных отношений. . Общая химия

Глубокие идеи Ломоносова о строении вещества не были поняты современниками. Кроме того, опытная проверка этих его взглядов была невозможна в то время. Поэтому разработка атомно-молекулярного учения во второй половине XVIII века не продвинулась вперед. Для окончательного формирования этого учения не хватало знания законов, определяющих отношения между количествами веществ, реагирующих друг с другом и образующихся при химических реакциях. Эти законы были открыты лишь в конце  XVIII — вначале XIX века.

— 21 —

В результате установления закона сохранения массы с конца  XVIII века в химии прочно утвердились количественные методы исследования. Был изучен количественный состав многих веществ. При этом был установлен закон постоянства состава:

Соотношения между массами элементов, входящих в состав данного соединения, постоянны и не зависят от способа получения этого соединения.

Многие элементы, соединяясь друг с другом, могут образовать разные вещества, каждое из которых характеризуется определенным соотношением между массами этих элементов. Так, углерод образует с кислородом два соединения. Одно из них — оксид углерода (II), или окись углерода — содержит 42,88%  (масс.) углерода* и 57,12% (масс.) кислорода. Второе соединение — диоксид, или двуокись углерода — содержит 27,29% (масс.) углерода и 72,71% (масс.) кислорода. Изучая подобные соединения, Дальтон** в 1803 г. установил закон кратных отношений:

Если два элемента образуют друг с другом несколько химических соединений, то массы  одного из элементов, приходящиеся в этих соединениях на одну и ту же массу другого, относятся между собой как небольшие целые числа.

Дальтон придерживался атомной теории строения вещества. Открытие закона кратных отношений явилось подтверждением этой теории. Закон непосредственно свидетельствовал о том, что элементы входят в состав соединений лишь определенными порциями. Подсчитаем, например, массу кислорода, соединяющуюся с одним и тем же количеством углерода при образовании оксида углерода (II) и диоксида углерода. Для этого разделим друг на друга величины, выражающие содержание кислорода и углерода в том и в другом оксидах. Мы получим, что на одну единицу массы углерода в диоксиде углерода приходится ровно в 2 раза больше кислорода, чем в оксиде углерода (II).

* Здесь и ниже процентное соотношение масс будет обозначаться % (масс. ), процентное соотношение объемов — % (об.).

** Джон Дальтон (1766-1844), английский ученый, работавший в области физики, химии, метеорологии. Изучая свойства газов, открыл закон парциальных давлений газов. Особенно велики заслуги Дальтона в развитии атомной теории.

— 22 —

Способность элементов вступать в соединения лишь определенными порциями свидетельствовала о прерывном строении вещества. Развивая атомную теорию, Дальтон ввел близкое к современному представление об атомах и об относительных атомных массах элементов; за единицу атомной массы он принял массу атома водорода как самого легкого. Он впервые в истории химии составил таблицу атомных масс, которая включала 14 элементов.

Законы постоянства состава и кратных отношений вытекают из атомно-молекулярного учения. Вещества с молекулярной структурой состоят из одинаковых молекул. Поэтому естественно, что состав таких веществ постоянен. При образовании из двух элементов нескольких соединений атомы этих элементов соединяются друг с другом в молекулы различного, но определенного состава. Например, молекула оксида углерода (II) построена из одного атома углерода и одного атома кислорода, а в состав молекулы диоксида углерода входит один атом углерода и два атома кислорода. Ясно, что масса кислорода, приходящаяся на одну и ту же массу углерода, во втором из этих соединений в 2 раза больше, чем в первом.

В отличие от закона сохранения массы, справедливость которого полностью подтверждена открытиями, сделанными после его установления, законы постоянства состава и кратных отношений оказались не столь всеобщими. В связи с открытием изотопов (§ 35) выяснилось, что соотношение между массами элементов, входящих в состав данного вещества, постоянно лишь при условии постоянства изотопного состава этих элементов. При изменении изотопного состава элемента меняется и массовый состав соединения. Например, тяжелая вода (§ 72) содержит около 20% (масс.) водорода, а обычная вода лишь 11%.

В начале XX века Н. С. Курнаков (см. стр. 536), изучая сплавы металлов, открыл соединения переменного состава. В этих соединениях на единицу массы данного элемента может приходиться различная масса другого элемента. Так, в соединении, которое висмут образует с таллием, на единицу массы таллия может приходиться от 1,24 до 1,82 единиц массы висмута.

В тридцатых годах XX века выяснилось, что соединения переменного состава встречаются не только среди соединений металлов друг с другом, но и среди других твердых тел, например, оксидов, соединений металлов с серой, азотом, углеродом, водородом.

Для многих соединений переменного состава установлены пределы, в которых может изменяться их состав. Так, в диоксиде титана TiO2 на единицу массы титана может приходиться от 0,65 до 0,67 единиц массы кислорода, что соответствует формуле TiO1,9-2,0 . Конечно, такого рода формулы указывают не состав молекулы — соединения переменного состава имеют не молекулярную, а атомную структуру, — а лишь отражают границы состава вещества.

— 23 —

Пределы возможного изменения состава у различных соединений различны. Кроме того, они изменяются с изменением температуры.

Если два элемента образуют друг с другом несколько соединений переменного состава, то в этом случае будет неприменим и закон кратных отношений. Например, титан образует с кислородом несколько оксидов переменного состава, важнейшими из которых являются TiO1,46-1,56 и TiO1,9-2,0. Ясно, что в этом и в подобных случаях закон кратных отношений не соблюдается.

Не соблюдается закон кратных отношений и в случае веществ, молекулы которых состоят из большого числа атомов. Например, известны углеводороды, имеющие формулы C20H42 и C21H44. Числа единиц массы водорода, приходящихся в этих и подобных им соединениях на одну единицу массы углерода, относятся друг к другу как целые числа, но назвать эти числа небольшими нельзя.

Закон постоянства состава вещества — Наука и образование

Известно, что водород может непосредственно соединяться с кислородом. При этом с каждым атомом кислорода соединяются два атома водорода – не больше

и не меньше. Поэтому каждая молекула воды должна состоять из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Так как чистая вода состоит из одинаковых молекул, то её состав должен быть такой же, как состав одной молекулы: она должна состоять из двух элементов — водорода и кислорода (качественный состав), на каждые 16 весовых частей кислорода должно приходиться 2 весовые части водорода (количественный состав).

Справедливость этого утверждения может быть доказана путём изучения не только реакций соединения (синтеза), но и реакций разложения (анализа).

Разложение воды можно осуществить пропусканием через неё постоянного электрического тока. При этом на каждый объём кислорода получаются два объёма водорода, что в пересчёте на весовые количества означает 16 весовых частей кислорода и две весовые части водорода.

Изучением большого числа реакций соединения установлено, что не только водород и кислород, а и все химические элементы при образовании сложных веществ соединяются между собой лишь в определённых весовых отношениях, что каждый атом какого-либо элемента может присоединять к себе не случайное и не произвольное, а строго определённое число атомов других элементов.

Вследствие этого и молекулы получаются не произвольного, а строго определённого состава, и чистое вещество, состоящее из одинаковых молекул, тоже имеет постоянный состав. Постоянство состава чистых веществ доказано многочисленными опытами синтеза и анализа. Тем самым установлено, что в природе существует закон постоянства состава.

Этот закон читается так:

Всякое чистое вещество имеет постоянный состав независимо от его местонахождения и способов получения.

О постоянстве состава чистых веществ высказывался ещё М. В. Ломоносов, но опытные доказательства были получены спустя около 50 лет. К этому времени научились выделять чистые вещества из смеси и достаточно точно определять состав чистых веществ. Много сделал для открытия этою закона французский учёный Пруст. Благодаря открытию закона постоянства состава найден ещё один весьма важный признак чистого вещества, отличающий его от смеси: состав чистого вещества постоянен, а состав смеси можно изменять произвольно.

Так как чистое вещество состоит из молекул постоянного состава, то его можно обозначить формулой, и, наоборот, если известна формула вещества, можно указать качественный и количественный состав этого вещества. Смесь же нельзя обозначить единой формулой, так как она состоит из смеси разных молекул.

На основании этого закона стало возможным заранее подсчитывать, в каких весовых отношениях нужно брать исходные вещества для химических реакций с целью получения какого-либо вещества, если известен состав этого вещества.


Источник: Д.М. Кирюшкин, учебник уроков по химии для 7 класса средней школы.

Страница не найдена |

Страница не найдена |

404. Страница не найдена

Архив за месяц

ПнВтСрЧтПтСбВс

78910111213

14151617181920

21222324252627

28293031   

       

       

       

     12

       

     12

       

      1

3031     

     12

       

15161718192021

       

25262728293031

       

    123

45678910

       

     12

17181920212223

31      

2728293031  

       

      1

       

   1234

567891011

       

     12

       

891011121314

       

11121314151617

       

28293031   

       

   1234

       

     12

       

  12345

6789101112

       

567891011

12131415161718

19202122232425

       

3456789

17181920212223

24252627282930

       

  12345

13141516171819

20212223242526

2728293031  

       

15161718192021

22232425262728

2930     

       

Архивы

Апр

Май

Июн

Июл

Авг

Сен

Окт

Ноя

Дек

Метки

Настройки
для слабовидящих

формулировка, примеры, значение.

Основные законы химии. Закон состава постоянства вещества. Закон сохранения массы вещества

Один из основных законов химии, открытый в 1799 г. Ж. Л. Прустом; согласно этому закону определённое химически чистое соединение независимо от способа его получения состоит из одних и тех же хим. элементов, имеющих постоянные состав и свойства,… … Большая политехническая энциклопедия

закон постоянства состава — pastoviųjų santykių dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. law of constant proportions; law of definite composition vok. Gesetz der konstanten Gewichtsverhältnisse, n; Gesetz der konstanten Proportionen, n; Gesetz der konstanten… … Fizikos terminų žodynas

закон постоянства состава — закон паёв … Cловарь химических синонимов I

ПОСТОЯНСТВА СОСТАВА ЗАКОН: каждое химическое соединение независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов, причем отношения их масс постоянны. Строго применим к газообразным и жидким соединениям. Состав кристаллических… … Большой Энциклопедический словарь

ПОСТОЯНСТВА СОСТАВА ЗАКОН: каждое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов, причем отношения их масс постоянны. Строго применим к газообразным и жидким соединениям. Состав кристаллических… … Энциклопедический словарь

В каждом определенном хим. соед., независимо от способа его получения, соотношения масс составляющих элементов постоянны. Сформулирован в нач. 19 в. Ж. Прустом: Соединение есть привилегированный продукт, которому природа дала постоянный состав.… … Химическая энциклопедия

Один из основных законов химии: каждое определённое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов, причём отношения их масс постоянны, а относительные количества их атомов выражаются… … Большая советская энциклопедия

Один из осн. законов химии, заключающийся в том, что каждое хим. соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же хим. элементов, соединённых друг с другом в одних и тех же отношениях (по массе). П. с. з. был установлен… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Каждое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов, причём отношения их масс постоянны. Строго применим к газообразным и жидким соединениям. Состав кристаллических соединений может быть и… … Энциклопедический словарь

Каждое хим. соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов, причём отношения их масс постоянны. Строго применим к газообразным и жидким соединениям. Состав кристаллич. соед. может быть и неременным (см.… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Данный урок посвящен изучению закона постоянства состава вещества. Из материалов урока вы узнаете, кто открыл этот закон.

I. Открытие закона постоянства состава вещества

К основным законам химии относится закон постоянства состава:

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 постоянства состава впервые сформулировал французский ученый-химик Ж.Пруст в 1808 г.

Он писал: «От одного полюса Земли до другого соединения имеют одинаковый состав и одинаковые свойства. Никакой разницы нет между оксидом железа из Южного полушария и Северного. Малахит из Сибири имеет тот же состав, как и малахит из Испании. Во всем мире есть лишь одна киноварь».

В этой формулировке закона, как и в приведенной выше, подчеркивается постоянство состава соединения независимо от способа получения и места нахождения.

Чтобы получить сульфид железа (II) FeS, мы смешиваем железо и серу в соотношении 7:4.

Если смешать их в другой пропорции, например 10:4, то химическая реакция произойдет, но 3 г железа в реакцию не вступит. Почему наблюдается такая закономерность? Известно, что в сульфиде железа (II) на каждый один атом железа приходится один атом серы . Следовательно, для реакции нужно брать вещества в таких массовых соотношениях, чтобы сохранялось соотношение атомов железа и серы (1:1). Поскольку численные значения атомных масс Fe, S и их относительных атомных масс A r (Fe), A r (S)совпадают, можно записать: A r (Fe) : A r (S) = 56:32 = 7:4.
Отношение 7:4 сохраняется постоянно, в каких бы единицах массы ни выражать массу веществ (г, кг, т, а.е.м.). Большинство химических веществ обладает постоянным составом.

Развитие химии показало, что наряду с соединениями постоянного состава существуют соединения переменного состава.

Ве­ще­ства, име­ю­щие пе­ре­мен­ный со­став су­ще­ству­ют, их на­зва­ли в честь Бер­тол­ле – бер­тол­ли­да­ми.

Бер­тол­ли­ды — со­еди­не­ния пе­ре­мен­но­го со­ста­ва, не под­чи­ня­ю­щи­е­ся за­ко­нам по­сто­ян­ных и крат­ных от­но­ше­ний. Бер­тол­ли­ды яв­ля­ют­ся несте­хио­мет­ри­че­ски­ми би­нар­ны­ми со­еди­не­ни­я­ми пе­ре­мен­но­го со­ста­ва, ко­то­рый за­ви­сит от спо­со­ба по­лу­че­ния. Мно­го­чис­лен­ные слу­чаи об­ра­зо­ва­ния бер­тол­ли­дов от­кры­ты в ме­тал­ли­че­ских си­сте­мах, а также среди ок­си­дов, суль­фи­дов, кар­би­дов, гид­ри­дов и др. На­при­мер, оксид ва­на­дия(II) может иметь в за­ви­си­мо­сти от усло­вий по­лу­че­ния, со­став от V0,9 до V1,3.

По предложению Н.С. Курнакова первые названы дальтонидами (в память английского химика и физика Дальтона), вторые — бертоллидами (в память французского химика Бертолле, предвидевшего такие соединения). Состав дальтонидов выражается простыми формулами с целочисленными стехиометрическими индексами, например Н 2 О, НCl, ССl 4 , СO 2 . Состав бертоллидов изменяется и не отвечает стехиометрическим отношениям.

В связи с наличием соединений переменного состава в современную формулировку закона постоянства состава следует внести уточнение.

Cостав 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.

II. Решение задач

На основе закона постоянства состава можно производить различные расчёты.

Задача №1
В каких массовых отношениях соединяются химические элементы в серной кислоте, химическая формула которой H 2 SO 4 ?

Решение:

Ar(H)=1, Ar(S)=32, Ar(O)=16.
Определим массовые отношения этих элементов в формуле H 2 SO 4
m(H) : m(S) : m(O) = 2Ar(H) : Ar(S) : 4Ar(O) = 2: 32: 64 = 1: 16: 32

Таким образом, чтобы получить 49 г серной кислоты (1+16+32=49), необходимо взять 1 г — Н, 16 г — S и 32 г — О.

Задача №2
Водород соединяется с серой в массовых отношениях 1: 16. Используя данные об относительных атомных массах этих элементов, выведите химическую формулу сероводорода.

Решение:
Используя ПСХЭ найдём относительные атомные массы химических элементов:
Ar(H)=1, Ar(S)=32.
Обозначим количество атомов водорода в формуле — х, а серы — у: Н х S у
m(H) : m(S) = хAr(H) : уAr(S)= х1: у32 = (2*1) : (1*32) = 2: 32 = 1: 16
Следовательно, формула сероводорода Н 2 S

Задача №3
Выведите формулу сульфата меди, если массовые отношения в нём меди, серы и кислорода соответственно равны 2:1:2?

Решение:
Используя ПСХЭ найдём относительные атомные массы химических элементов:
Ar(Cu)=64, Ar(S)=32, Ar(O)=16.
Обозначим количество атомов меди в формуле — х, серы — у, а кислорода — z: Cu x S y O z
m(Cu) : m(S) : m(O) = хAr(Cu) : уAr(S) : zAr(O) = x64: y32: z16 = (1*64) : (1*32) : (4*16) = 64:32:64 = 2:1:2

III. Контрольные задачи

№1. Применяя сведения об относительных атомных массах химических элементов, вычислите массовые отношения элементов в угольной кислоте, химическая формула которой H 2 CO 3 .

№2. Определите массу кислорода, реагирующего без остатка с 3 г водорода, если водород и кислород в данном случае соединяются соответственно в соотношении 1: 8?

№3. Углерод и кислород в углекислом газе соединяются в массовых отношениях 3: 8.
Выведите химическую формулу углекислого газа

№4. Определите массу водорода, реагирующего без остатка с 48 г кислорода, если водород и кислород в данном случае соединяются в соотношеннии 1:8.

Химия относится к разряду точных наук, и наряду с математикой и физикой устанавливает закономерности существования и развития материи, состоящей из атомов и молекул. Все процессы, протекающие как в живых организмах, так и среди объектов неживой природы, имеют в своей основе явления превращения массы и энергии. вещества, изучению которого будет посвящена эта статья, и лежит в основе протекания процессов в неорганическом и органическом мире.

Атомно-молекулярное учение

Чтобы понять суть законов, управляющих материальной действительностью, нужно иметь представление о том, из чего она состоит. По словам великого российского ученого М. В. Ломоносова «Во тьме должны пребывать физики и, особенно, химики, не зная внутреннего частиц строения». Именно он в 1741 году, сначала теоретически, а затем и подтвердив опытами, открыл законы химии, служащие основой для изучения живой и неживой материи, а именно: все вещества состоят из атомов, способных образовывать молекулы. Все эти частицы находятся в непрерывном движении.

Открытия и ошибки Дж. Дальтона

Спустя 50 лет идеи Ломоносова стал развивать английский ученый Дж. Дальтон. Ученый выполнил важнейшие расчеты по определению атомных масс химических элементов. Это послужило главным доказательством таких предположений: массу молекулы и вещества можно вычислить, зная атомный вес частиц, входящих в её состав. Как Ломоносов, так и Дальтон считали, что, независимо от способа получения, молекула соединения всегда будет иметь неизменный количественный и качественный состав. Первоначально именно в таком виде был сформулирован закон постоянства состава вещества. Признавая огромный вклад Дальтона в развитие науки, нельзя умолчать о досадных ошибках: отрицании молекулярного строения простых веществ, таких как кислород, азот, водород. Ученый считал, что молекулы есть только у сложных Учитывая огромный авторитет Дальтона в научных кругах, его заблуждения негативно повлияли на развитие химии.

Как взвешивают атомы и молекулы

Открытие такого химического постулата, как закон постоянства состава вещества, стало возможным благодаря представлению о сохранении массы веществ, вступивших в реакцию и образовавшихся после нее. Кроме Дальтона, измерение атомных масс проводил И. Берцелиус, составивший таблицу атомных весов химических элементов и предложивший современное их обозначение в виде латинских букв. В настоящее время массу атомов и молекул определяют с помощью Результаты, полученные в данных исследованиях, подтверждают существующие законы химии. Ранее ученые использовали такой прибор, как масс-спектрометр, но усложненная методика взвешивания явилась серьёзным недостатком в спектрометрии.

Почему так важен закон сохранения массы веществ

Сформулированный М. В. Ломоносовым выше названный химический постулат доказывает тот факт, что во время реакции атомы, входящие в состав реагентов и продуктов, никуда не исчезают и не появляются из ничего. Их количество сохраняется без изменения до и после Так как масса атомов константна, данный факт логически приводит к закону сохранения массы и энергии. Более того, ученый декларировал эту закономерность, как всеобщий принцип природы, подтверждающий взаимопревращение энергии и постоянство состава вещества.

Идеи Ж. Пруста как подтверждение атомно-молекулярной теории

Обратимся к открытию такого постулата, как закон постоянства состава. Химия конца 18 — начала 19 века — наука, в рамках которой велись научные споры между двумя французскими учеными, Ж. Прустом и К. Бертолле. Первый утверждал, что состав веществ, образовавшихся в результате химической реакции, зависит главным образом от природы реагентов. Бертолле был уверен, что на состав соединений — продуктов реакции влияет еще и относительное количество взаимодействующих между собой веществ. Большинство химиков в начале исследований поддержали идеи Пруста, который сформулировал их следующим образом: состав сложного соединения всегда постоянный и не завит от того, каким способом оно было получено. Однако дальнейшее исследование жидких и твердых растворов (сплавов) подтвердило мысли К. Бертолле. К этим веществам закон постоянства состава был неприменим. Более того, он не действует для соединений с ионными кристаллическими решетками. Состав этих веществ зависит от методов, которыми их добывают.

Каждое химическое вещество, независимо от способа его получения, имеет постоянный качественный и количественный состав. Эта формулировка характеризует закон постоянства состава вещества, предложенный Ж. Прустом в 1808 году. В качестве доказательств он приводит следующие образные примеры: малахит из Сибири имеет такой же состав, как и минерал, добытый в Испании; в мире есть только одно вещество киноварь, и не имеет значения, из какого месторождения она получена. Таким образом Пруст подчеркивал постоянство состава вещества, независимо от места и способа его добычи.

Не бывает правил без исключений

Из закона постоянства состава следует, что при образовании сложного соединения химические элементы соединяются друг с другом в определённых весовых соотношениях. Вскоре в химической науке появились сведения о существовании веществ, имеющих переменный состав, который зависел от способа получения. Русский ученый М. Курнаков предложил назвать эти соединения бертоллидами, например оксид титана, нитрид циркония.

У этих веществ на 1 весовую часть одного элемента приходится различное количество другого элемента. Так, в бинарном соединении висмута с галлием на одну весовую часть галлия приходится от 1,24 до 1,82 части висмута. Позже химики установили, что, кроме соединения металлов друг с другом, вещества, не подчиняющиеся закону постоянства состава, есть в таком как оксиды. Бертоллиды характерны также для сульфидов, карбидов, нитридов и гидридов.

Роль изотопов

Получив в свое распоряжение закон постоянства вещества, химия как точная наука смогла увязать весовую характеристику соединения с изотопным содержанием элементов, образующих его. Вспомним, что изотопами считают атомы одного химического элемента с одинаковыми протонными, но различными нуклонными числами. Учитывая наличие изотопов, понятно, что весовой состав соединения может быть переменным при условии постоянства элементов, входящих в это вещество. Если элемент увеличивает содержание какого-либо изотопа, то и весовой состав вещества тоже изменяется. Например, обычная вода содержит 11 % водорода, а тяжелая, образованная его изотопом (дейтерием), — 20 %.

Характеристика бертоллидов

Как мы уже выяснили ранее, законы сохранения в химии подтверждают основные положения атомно-молекулярной теории и являются абсолютно верными для веществ постоянного состава — дальтонидов. А бертоллиды имеют границы, в которых возможно изменение весовых частей элементов. Например, в оксиде четырёхвалентного титана на одну весовую часть металла приходится от 0,65 до 0,67 части кислорода. Вещества непостоянного состава не их кристаллические решетки состоят из атомов. Поэтому химические формулы соединений лишь отражают границы их состава. У различных веществ они разные. Температура также может влиять на интервалы изменения весового состава элементов. Если два химических элемента образуют между собой несколько веществ — бертоллидов, то для них также неприменим и закон кратных отношений.

Из всех вышеприведенных примеров сделаем вывод: теоретически в химии присутствуют две группы веществ: с постоянным и переменным составом. Наличие в природе этих соединений служит прекрасным подтверждением атомно-молекулярного учения. А вот сам закон постоянства состава уже не является доминирующим в химической науке. Зато он наглядно иллюстрирует историю её развития.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ

Закон сохранения массы

Закон сохранения массы можно сформулировать так:

«масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции».

Открытие данного закона приписывают М.В. Ломоносову (1748 г. и подтвержден экспериментально им самим в 1756 г.), хотя он сам не приписывал себе авторство. В зарубежной литературе открытие данного закона приписывают А. Лавуазье (1789 г.)

Данный закон верен с большой точностью для всех химических реакций, так как дефект массы несоизмеримо мал

После открытия специальной теории относительности, масса приобрела новые свойства:

1. Масса объекта зависит от его внутренней энергии. При поглощении энергии масса растет, при ее выделении масса уменьшается. Особенно ощутимо изменение массы при ядерных реакциях. При химических реакциях изменение массы пренебрежительно мало – при тепловом эффекте реакции 100 кДж/моль изменение массы составит ~10 -9 г/моль, при нагревании железного утюга на 200° его масса возрастает на величину Δm/m~10 -12

2. Масса не является аддитивной величиной, т.е масса системы не равна сумме масс её составляющих, например аннигиляция электрона и позитрона, частиц имеющую массу покоя на фотоны, не имеющих массу покоя, масса дейтерия не равна сумме масс протона и нейтрона и т.д.

Из вышесказанного следует, что закон сохранения массы тесно связан с законом сохранения энергии, что объясняется специальной теорией относительности и выполняется с таким же ограничением — надо учитывать обмен системы энергией с внешней средой.

Закон эквивалентов

Открыт в результате химических опытов И. Рихтера в 1791-1798 гг

Первоначальная формулировка закона эквивалентов (термин «эквивалент» ввёл в 1767 г. Г. Кавендиш) была следующей: «Если одно и то же количество какой-либо кислоты нейтрализуется различными количествами двух оснований, то эти количества эквивалентны и нейтрализуются одинаковым количеством любой другой кислоты».

Проще говоря, химические соединения взаимодействуют не в произвольных, а в строго определённых количественных соотношения.

Однако, данный закон открыл вопрос о постоянстве состава вещества. Виднейший ученный того времени Клод Луи Бертолле предложил в 1803 г. теорию химического сродства, по средствам сил притяжения и зависящего от плотности вещества и его количества. Он отстаивал предположение о том, что элементный состав вещества может изменяться в некоторых пределах в зависимости от условий, в которых оно было получено. Постоянные отношения в соединениях, по Бертолле, могут иметь место лишь в случаях, когда при образовании таких соединений произошло значительное изменение плотности и, следовательно, сил сцепления. Так, газообразные водород и кислород соединяются в воду в постоянных отношениях, потому что вода — жидкость, обладающая значительно большей плотностью, чем исходные газы. Но если изменение плотности и сцепления при образовании соединения незначительно, образуются вещества переменного состава в широких границах отношений составных частей. Границами для образования таких соединений служат состояния взаимного насыщения составных частей. Учение Бертолле, отвергающее постоянство пропорций в химических соединениях было встречено с явным недоверием несмотря на высокий научный авторитет Бертолле. Однако большинство химиков-аналитиков, в том числе таких, как Клапрот и Вокелен, не решились открыто выступить с опровержением утверждений Бертолле. Лишь один, малоизвестный в то время мадридский химик Пруст не постеснялся выступить с критикой взглядов Бертолле и указать на его экспериментальные ошибки и неправильные выводы. После появления первой критической статьи Пруста (1801 г.) Бертолле счел нужным ответить последнему, отстаивая свои положения. Завязалась интересная и исторически весьма важная полемика, продолжавшаяся несколько лет (до 1808 г.) И хотя доводы Пруста, по-видимому, не вполне убедили Бертолле, который еще в 1809 г. признавал возможность существования соединений переменного состава, все химики встали на точку зрения Пруста, которому принадлежит, таким образом, заслуга экспериментального установления закона постоянства состава химических соединений.

Закон постоянства состава

Закон постоянства состава (постоянных отношений) открыл французкий ученый Жозеф Луи Пруст. И который стал одним из главных химических законов.

Закон постоянства состава — любое определенное химически чистое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же химических элементов, причём отношения их масс постоянны, а относительные числа их атомов выражаются целыми числами.

Закон постоянства состава и стехиометричность соединений долгое время считались незыблемыми. Однако в начале XX в. И. С. Курнаков на основании своих исследований пришел к выводу о существовании нестехиометрических соединений, т. е. характеризующихся переменным составом. Еще  Д. И. Менделеев (1886 г. ) на основе собственных наблюдений и накопившихся к тому времени многочисленных экспериментальных данных пришел к выводу, о наличие веществ с непостоянным составом и что эти соединения являются настоящими химическими соединениями, лишь находящимися в состоянии диссоциации. Н. С. Курнаков отмечал, что было бы ошибкой считать соединения переменного состава чем-то редким и исключительным. Соединения постоянного состава Н. С. Курнаков назвал дальтонидами в честь Д. Дальтона, широко применявшего атомно-молекулярную теорию к химическим явлениям. Нестехиометрические соединения были названы в честь К. Бертолле бертоллидами. По его представлениям, бертоллиды — это своеобразные химические соединения переменного состава, формой существования которых является не молекула, а фаза, то есть химически связанный огромный агрегат атомов. Классическая теория валентности не применима для соединений бертоллидного типа, поскольку они характеризуются переменной валентностью, изменяющейся непрерывно, а не дискретно, Перечисление синтезированных и известных соединений говорит о том, что большинство из них относятся к бертоллидному типу. В принципе любое твердое соединение, кроме веществ с молекулярной решеткой, является соединением переменного состава.

Бертоллиды, по Курнакову, представляют собой твердые растворы неустойчивых в свободном состоянии химических соединений постоянного состава. Охарактеризовав таким образом соединения постоянного и переменного состава, Курнаков пришел к выводу, что и Пруст, и Бертолле были правы в своих утверждениях.

Однако простоты состав многих бертоллидов записывают как постоянный. Например, состав оксида железа(II) записывают в виде FeO (вместо более точной формулы Fe 1-x O).

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-10-25

Всякое вещество – от самого простого
до самого сложного – имеет три различные,
но взаимосвязанные стороны:
свойство, состав, строение…

Б.М.Кедров

Цели .
Дидактическая – рассмотреть понятия «химический элемент», «сложное вещество», а также состав сложных веществ, его постоянство, что обозначает химическая формула вещества, назначение коэффициентов и индексов.
Психологическая – вызвать интерес к предмету, выработать умения логически рассуждать, грамотно выражать свои мысли.
Воспитательная – развивать умения работать коллективно, оценивать ответы своих товарищей.

Оборудование . Кристаллическая решетка сульфида железа(II), модели молекул воды, индивидуальные карточки для проверки домашнего задания, таблички-анаграммы для химической разминки, шкала для определения эмоционального состояния ученика.

ХОД УРОКА

В начале и в конце урока проводится психологическая разминка . Ее цель – определить эмоциональное состояние учащихся. У каждого ученика на внутренней стороне обложки тетради приклеена табличка с шестью лицами – шкала для определения эмоционального состояния (рис. 1). Каждый ученик ставит галочку под той рожицей, чье выражение отражает его настроение.

УЧИТЕЛЬ . Было бы замечательно, если бы к концу урока каждому удалось переместить галочку хотя бы на одну клетку влево. Для этого нужно задуматься над вопросами: может ли человек полюбить неинтересный ему учебный предмет? Что для этого нужно сделать?

Статья опубликована при поддержке мобильного онлайн переводчика «m-translate.ru ». Удобный и быстрый онлайн перевод с десятка языков, тысячи направлений перевода. Не требует установки, перевод слов, предложений и текстов, бесплатно. Чтобы начать пользоваться сервисом онлайн перевода перейдите на сайт: http://www.m-translate.ru/.

Химическая разминка .
УЧЕНИК . Вася и Петя любят составлять и разгадывать слова-анаграммы (обычно фантастические), в которых порядок букв переставлен. Попробуйте разгадать некоторые из химических анаграмм.
Переставив буквы в каждом слове, надо получить название химического элемента.
Леодруг – без этого элемента в печке не будет огня,
сликодор – без этого элемента не проживете и десяти минут,
цинвес – у этого элемента действительно большой удельный вес,
мникрей – этот элемент ищите среди камней,
орребес – блестит, а не золото.

УЧИТЕЛЬ. Если вы легко справились с этим заданием, скажите себе: «Я – умница».
Проверка домашнего задания по теме «Химические знаки». Повторить знаки химических элементов и значения их относительных атомных масс. Обратить внимание на различие массы атома (в атомных единицах массы) и относительной атомной массы (безразмерной величины) на их общий признак – одинаковое численное значение. Затем провести фронтальную самостоятельную работу по индивидуальным карточкам в течение 5–10 мин.
Карточка 1 . Назовите элементы по их химическим знакам: N, S, Ag, Al, O, I.
Карточка 2 . Напишите химические знаки элементов: железо, водород, натрий, бром, цинк, хлор.

УЧИТЕЛЬ. Сегодня мы познакомимся с одним из основных законов химии – это закон постоянства состава вещества. Мне хочется, чтобы вы за строгой формулировкой закона увидели живого, трудолюбивого и любознательного человека из Франции – Жозефа Луи Пруста. Он в течение семи лет исследовал множество веществ, чтобы доказать утверждение, которое в современной формулировке умещается в три строчки. Об этом очень красиво сказал в своих стихах его земляк, малоизвестный у нас французский поэт Арман Сюлли-Прюдом, лауреат Нобелевской премии, современник Д.И.Менделеева.
УЧЕНИЦА
«Взор химика пытлив, ему порядок мил,
Среди своих реторт, мензурок и приборов,
Таких загадочных для любопытных взоров,
Стремится он постичь капризы тайных сил.
Он многое из них уже установил,
Следя за их игрой, участник их раздоров,
И скоро он велит, властитель этих споров,
Признать и чтить закон, который он открыл.
Завидую тебе, взыскательный ученый,
Чьи зоркие глаза мир видят обнаженный,
Как в день творения, исток всех прочих дней.
Веди ж меня в загадочное царство!
Я верю: только в нем отыщется лекарство
От всех бесчисленных печалей и скорбей».

УЧИТЕЛЬ. Чтобы получить сульфид железа(II), мы смешивали железо и серу в соотношении 7:4. Если смешать их в другой пропорции, например 10:4, то химическая реакция произойдет, но 3 г железа в реакцию не вступит. Почему наблюдается такая закономерность? Известно, что в сульфиде железа(II) на каждый один атом железа приходится один атом серы (демонстрация кристаллической решетки, рис. 2). Следовательно, для реакции нужно брать вещества в таких массовых соотношениях, чтобы сохранялось соотношение атомов железа и серы (1:1). Поскольку численные значения атомных масс Fe, S и их относительных атомных масс A r (Fe), A r (S) совпадают, можно записать: A r (Fe):A r (S) = 56:32 = 7:4.
Отношение 7:4 сохраняется постоянно, в каких бы единицах массы ни выражать массу веществ
(г, кг, т, а. е.м.). Большинство химических веществ обладает постоянным составом.

Закон постоянства состава веществ был открыт французским ученым Прустом в 1808 г. Вот как этот закон звучал в его изложении: «От одного полюса Земли до другого соединения имеют одинаковый состав и одинаковые свойства. Никакой разницы нет между оксидом железа из Южного полушария и Северного. Малахит из Сибири имеет тот же состав, как и малахит из Испании. Во всем мире есть лишь одна киноварь».
Современная формулировка закона : каждое химически чистое вещество с молекулярным строением независимо от места нахождения и способа получения имеет один и тот же постоянный качественный и количественный состав.

Учащиеся записывают определение в тетрадь. Затем они выполняют самостоятельную работу . Текст заданий заранее написан на доске. Двое учащихся решают задачи на обратной стороне доски, остальные решают в тетрадях. После выполнения работы ученики обмениваются тетрадями, происходит взаимопроверка. Учитель может выборочно проверить некоторые тетради.
Вариант 1 . Для получения сульфида железа(II) взяли 3,5 г железа и 4 г серы. Какое вещество останется неизрасходованным и какова его масса?
Вариант 2 . Чтобы получить сульфид железа(II), взяли 15 г железа и 8 г серы. Какое вещество взято в избытке и какова масса этого избытка?

УЧИТЕЛЬ. А сейчас послушайте выступление о знаменитом споре между французскими учеными Ж.Л.Прустом и К.Л.Бертолле, который длился около 10 лет на страницах французских журналов в начале XIX в.
УЧЕНИК. Да, спор двух французских химиков длился с 1799 по 1809 г., а затем был продолжен химиками Англии, Швеции, Италии, России и других стран. Этот спор можно с полным правом назвать первой научной дискуссией такого масштаба и по времени возникновения, и по стратегической важности обсуждаемых проблем. Эта дискуссия определила пути развития химии на столетия вперед.
В 1799 г. профессор Королевской лаборатории в Мадриде, француз по происхождению, Жозеф Луи Пруст опубликовал статью «Исследования меди». В статье подробно освещены анализы соединений меди и сделан вполне обоснованный вывод, что химически индивидуальное соединение всегда, независимо от способа его образования, обладает постоянным составом. К такому же выводу Пруст пришел и позже, в 1800–1806 гг., исследуя химические соединения свинца, кобальта и других металлов.
В 1800–1803 гг. английский химик Джон Дальтон обосновал этот закон теоретически, установив атомное строение молекул и наличие определенных атомных масс элементов. Чисто теоретически Дальтон пришел к открытию еще одного основного закона химии – закона кратных отношений, находящегося в единстве с законом постоянства состава.
В то же самое время профессор Нормальной школы в Париже Клод Луи Бертолле, уже знаменитый химик, опубликовал ряд статей, в которых отстаивал вывод о том, что состав химических соединений зависит от способа их получения и часто бывает не постоянным, а переменным. Бертолле выступил против законов Пруста и Дальтона, аргументируя это все новыми и новыми опытами по получению сплавов, твердых оксидов металлов. Он воспользовался и данными самого Пруста, указав на то, что в природных сульфидах и оксидах металлов содержится избыток серы и кислорода по сравнению с полученными в лаборатории.
Развитие химии показало, что обе стороны были правы. Точка зрения Пруста и Дальтона для химии 1800-х гг. была понятна, конкретна и почти очевидна. Пруст и Дальтон заложили основы атомно-
молекулярного учения о составе и строении химических соединений. Это была магистральная линия развития химии. Точка зрения Бертолле была практически неприемлема для тогдашней химии, т. к. она отражала химизм процессов, изучение которых началось в основном лишь
с 1880-х гг. И только будущее показало, что и Бертолле был прав!
По предложению академика Н.С.Курнакова вещества постоянного состава были названы дальтонидами (в честь английского химика и физика Дальтона), а вещества переменного состава – бертоллидами (в память о французском химике Бертолле). (Более подробно об этом можно прочитать в работах . )

УЧИТЕЛЬ. Подведем итоги сообщения. Во-первых, известны вещества немолекулярного строения с переменным составом. Во-вторых, закон постоянства состава веществ справедлив для веществ молекулярного строения. В-третьих, существует категория веществ молекулярного строения, для которых закон постоянства состава неверен. Это полимеры, с ними мы познакомимся на уроках химии позднее.
Что же подразумевается под количественным и качественным составами веществ? На основе закона Пруста можно записать химические формулы веществ при помощи химических знаков.
Рассмотрим в качестве примера состав молекулы воды. Она состоит из атомов водорода и кислорода (качественный состав), причем по массе в воде содержится водорода – 11,19%, а кислорода – 88,81% (количественный состав). Есть несколько способов выражения состава воды.
1-й способ . В состав молекулы воды входят два атома водорода и один атом кислорода (используем слова).
2-й способ . Эту же мысль можно выразить рисунком (используем условные обозначения):
3-й способ . Формула воды –
Н 2 О (используем химические знаки и индексы).
Индекс показывает количество атомов данного элемента в молекуле.
Итак, состав дальтонидов выражается простыми формулами с целочисленными стехиометрическими индексами, например
Н 2 О, НСl, СН 4 . Состав бертоллидов непостоянен, у них дробные стехиометрические индексы. Так, оксид титана(II) ТiO в действительности имеет состав от ТiO 0,7 до ТiO 1,3 .
Ответьте мне на вопрос: что показывает коэффициент? (Ответ учащихся: число молекул данного вещества.)
Рассмотрим пример: 3Н 2 О. Какое количество молекул воды отображает эта запись? Сколько атомов водорода в одной молекуле воды, в трех молекулах воды? Сколько атомов кислорода в одной молекуле воды, в трех молекулах воды? (Демонстрация моделей молекул воды.) Читаем формулу: «три-аш-два-о».
Демонстрация увеличенного рисунка 15 на с. 24 учебника «Химия-8» , представляющего запись: 3CuCl 2 , 5Al 2 O 3 , 3FeCl 2 .
УЧИТЕЛЬ. Как прочитать формулы указанных веществ? Сколько молекул данного вещества отображает химическая формула? Сколько атомов каждого элемента входит в одну молекулу данного вещества? Сколько атомов каждого элемента в трех (пяти) молекулах данного вещества?
Химическая формула – это условная запись состава вещества посредством химических знаков и индексов.

Ученики записывают определение в тетрадь.

Беседа с учащимися по вопросам.
1. Кем и когда был открыт закон постоянства состава веществ?
2. Дайте определение этого закона.
3. В чем состояла суть спора между химиками Прустом, Дальтоном и Бертолле?
4. Что отображает химическая формула вещества?
5. Что показывают коэффициент и индексы в химической формуле?
6. Есть ли разница в составе веществ, имеющих формулы: СО и СО 2 , Н 2 О и Н 2 О 2 ?
7. Используя химические знаки, индексы и коэффициенты, запишите обозначения
двух молекул воды,
трех молекул оксида азота (если известно, что в молекуле оксида азота на один атом азота приходится два атома кислорода),
трех молекул сероводорода (в его молекуле на два атома водорода приходится один атом серы),
четырех молекул оксида фосфора (в каждой молекуле этого оксида на два атома фосфора приходится пять атомов кислорода).
Ученики делают записи в тетради, один ученик – на обратной стороне доски. Проверка: обмен тетрадями с соседом по парте, сверка по ответу на доске, анализ ошибок.
Задание на дом. Учебник «Химия-8» , § 9, с. 22–23; § 10, с. 24–25. Двум учащимся дается задание подготовить небольшие сообщения по биографии Пруста.
Итоги урока . Объявить оценки за урок отвечавшим ученикам, поблагодарить всех за работу на уроке. Провести оценку эмоционального состояния по шкале (см. рис. 1). Учитель еще раз напоминает вопросы, над которыми необходимо подумать для эффективной работы на уроках.

ЛИТЕРАТУРА

1. Соловейчик С.Л. Час ученичества. М.: Педагогика, 1986.
2. Леенсон И.А. Химические элементы и химические законы. Рабочая тетрадь. М.: Изд-во гимназии «Открытый мир», 1995.
3. Кузнецов В.И., Рахимбекова X. Дискуссии в развитии науки и диалоговая форма обучения. Химия в школе, 1991, № 6.
4. Кузнецов В.И. Эволюция представлений об основных законах химии. М.: Наука, 1967.
5. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия-8. М.: Просвещение, 1991.

Закон постоянной пропорции Пруста

Закон постоянной композиции, открытый Йозефом Прустом, также известен как закон определенных пропорций. Он отличается от закона кратных пропорций, хотя оба они вытекают из закона сохранения массы Лавуазье. Французский химик Жозеф Пруст сформулировал этот закон следующим образом: «Химическое соединение всегда содержит одни и те же элементы, соединенные вместе в одной и той же пропорции по массе. »

Джозеф Пруст

Жозеф Пруст — французский химик, наиболее известный своими аналитическими способностями.Однажды его порекомендовал на должность профессора химии в Королевской артиллерийской школе Сеговии не кто иной, как Антуан Лавуазье! Его эксперименты с неорганическими бинарными соединениями — в основном сульфатами, сульфидами и оксидами металлов — привели его к формулировке закона постоянного состава. Закон был впервые опубликован в статье об оксидах железа в 1794 году.

Жозеф Луи Пруст (1754-1826)

Закон Пруста подвергся критике со стороны уважаемого французского химика Клода-Луи Бертолле, который не согласился с тем, что химическая комбинация ограничивается определенными пропорциями насыщения.Путаница была вызвана определением химической комбинации; Бертолле классифицировал растворы как химические соединения, в то время как Пруст старался отличать их от настоящих бинарных соединений. Конфликт продолжался до тех пор, пока Джон Дальтон, английский химик, не выступил с атомной теорией, которая поддерживала закон Пруста. Шведский химик Йонс Якоб Берцелиус установил связь между законом Пруста и теорией Дальтона в 1811 году.

Например, чистая вода, полученная из различных источников, таких как река, колодец, родник, море и т. д., всегда содержит водород и кислород вместе в соотношении 1:8 по массе. Точно так же диоксид углерода (CO 2 ) можно получить различными способами, например,

.
  • Сжигание углерода
  • Нагрев известняка
  • Нанесение разбавленной HCl на кусочки мрамора

Каждый образец CO 2 содержит углерод и кислород в соотношении 3:8.

Пример \(\PageIndex{1}\): восстановление оксида меди

Когда 1,375 г оксида меди восстанавливают при нагревании в токе водорода, масса оставшейся меди равна 1.098 г. В другом эксперименте 1,179 г меди растворяют в азотной кислоте, и полученный нитрат меди превращается в оксид меди при прокаливании. Масса образовавшегося оксида меди составляет 1,476 г. Покажите, что эти результаты иллюстрируют закон постоянной пропорции.

Раствор

Первый эксперимент

  • Оксид меди = 1,375 г
  • Осталось меди = 1,098 г
  • Наличие кислорода = 1,375 — 1,098 = 0,277 г

\[ \text{Процент кислорода в CuO} = \dfrac{(0.277)(100\%)}{1,375} = 20,15\%\]

Второй эксперимент

  • Медь взята = 1,179 г
  • Образовавшийся оксид меди = 1,476 г
  • Наличие кислорода = 1,476 — 1,179 = 0,297 г

\[ \text{Процент кислорода в CuO} = \dfrac{(0,297)(100\%)}{1,476} = 20,12\%\]

Процент кислорода приблизительно (в пределах значащих цифр) одинаков в обоих вышеперечисленных случаях. Так иллюстрируется закон постоянного состава.

Авторы и ссылки

Закон постоянства состава вещества. Законы сохранения в химии

Химия относится к разряду точных наук и наряду с математикой и физикой устанавливает законы существования и развития материи, состоящей из атомов и молекул. Все процессы, происходящие как в живых организмах, так и среди объектов неживой природы, основаны на явлении превращения массы и энергии.Закон постоянства состава вещества, изучению которого будет посвящена данная статья, лежит в основе процессов в неорганическом и органическом мире.

Атомно-молекулярное учение

Чтобы понять сущность законов, управляющих материальной реальностью, надо иметь представление о том, из чего она состоит. По словам великого русского ученого М. В. Ломоносова «Во мраке должны оставаться физики и, особенно, химики, не зная внутренних частиц строения.Именно он в 1741 году сначала теоретически, а затем подтвержденный опытами открыл законы химии, служащие основой для изучения живой и неживой материи, а именно: все вещества состоят из атомов, способных образовывать молекулы. Все эти частицы находятся в непрерывном движении

Открытия и ошибки Дж. Дальтона

Через 50 лет идею Ломоносова начал развивать английский ученый Дж. Дальтон. Ученый провел важнейшие расчеты по определению атомных масс химических элементов.Это послужило главным доказательством таких предположений: массу молекулы и вещества можно рассчитать, зная атомный вес частиц, входящих в его состав. И Ломоносов, и Дальтон считали, что независимо от способа получения молекула соединения всегда будет иметь неизменный количественный и качественный состав. Первоначально именно в такой форме был сформулирован закон постоянства состава вещества. Признавая огромный вклад Дальтона в развитие науки, нельзя умолчать о досадных ошибках: отрицании молекулярного строения таких простых веществ, как кислород, азот, водород.Ученый считал, что молекулы есть только в сложных химических веществах. Учитывая огромный авторитет Дальтона в научных кругах, его ошибки отрицательно сказались на развитии химии.

Как мы взвешиваем атомы и молекулы

Открытие такого химического постулата, как закон постоянства состава вещества, стало возможным благодаря идее сохранения массы веществ, прореагировавших и образовавшихся после него. Помимо Дальтона измерением атомных масс занимался И.Берцелиус, составивший таблицу атомных весов химических элементов и предложивший их современное обозначение в виде латинских букв. В настоящее время массу атомов и молекул определяют с помощью углеродной нанотрубки. Результаты, полученные в этих исследованиях, подтверждают существующие законы химии. Раньше ученые использовали такой прибор, как масс-спектрометр, но сложная техника взвешивания была серьезным недостатком спектрометрии.

Почему важен закон сохранения массы вещества?

Названный выше химический постулат, сформулированный М.В. Ломоносовым, доказывает тот факт, что в ходе реакции атомы, входящие в состав реагентов и продуктов, никуда не исчезают и не возникают из ничего.Их количество остается неизменным до и после химического процесса. Поскольку масса атомов постоянна, этот факт логически приводит к закону сохранения массы и энергии. Более того, ученый провозгласил эту закономерность универсальным принципом природы, подтверждающим взаимопревращение энергии и постоянство состава материи.

Идеи Пруста как подтверждение атомно-молекулярной теории

Обратимся к открытию такого постулата, как закон постоянства состава.Химия конца 18 — начала 19 веков — наука, в рамках которой велись научные споры между двумя французскими учеными, Ж. Прустом и Ш. Бертолле. Первые утверждали, что состав веществ, образующихся в результате химической реакции, зависит главным образом от природы реагентов. Бертолле был уверен, что относительное количество взаимодействующих веществ также влияет на состав соединений-продуктов реакции. Большинство химиков в начале исследований поддерживали идеи Пруста, который сформулировал их следующим образом: состав сложного соединения всегда постоянен и не зависит от того, каким образом он был получен. Однако дальнейшее изучение жидких и твердых растворов (сплавов) подтвердило мысли К. Бертолле. К этим веществам был неприменим закон постоянства состава. Более того, он не работает для соединений с ионными кристаллическими решетками. Состав этих веществ зависит от методов, которыми они добываются.

Каждое химическое вещество, независимо от способа его получения, имеет постоянный качественный и количественный состав. Эта формулировка характеризует закон постоянства состава вещества, предложенный Дж.Прустом в 1808 г. В качестве доказательства он приводит следующие образные примеры: малахит из Сибири имеет тот же состав, что и минерал, добываемый в Испании; В мире есть только одно киноварное вещество, и неважно, из какого месторождения оно получено. Таким образом, Пруст подчеркивал постоянство состава вещества независимо от места и способа добычи.

Правил без исключений не бывает

Из закона постоянства состава следует, что при образовании сложного соединения химические элементы соединяются друг с другом в определенных весовых соотношениях. Вскоре в химической науке появились сведения о существовании веществ, имеющих переменный состав, который зависел от способа получения. Русский ученый М. Курнаков предложил называть эти соединения бертоллидами, например оксид титана, тяжелая вода, нитрид циркония.

Эти вещества имеют различное количество другого элемента на 1 часть по массе одного элемента. Так, в бинарном соединении висмута с галлием на одну весовую часть галлия приходится 1.24 на 1,82 части висмута. Позже химики установили, что, помимо соединения металлов друг с другом, к этому классу неорганических соединений относятся вещества, не подчиняющиеся закону постоянства состава, наподобие оксидов. Бертоллиды характерны также для сульфидов, карбидов, нитридов и гидридов.

Роль изотопов

Получив в свое распоряжение закон постоянства вещества, химия как точная наука смогла связать массовую характеристику соединения с изотопным содержанием элементов, его образующих.Напомним, что изотопами считаются атомы одного химического элемента с одинаковыми протонами, но разными числами нуклонов. С учетом наличия изотопов понятно, что весовой состав соединения может быть переменным при условии, что элементы, входящие в это вещество, постоянны. Если элемент увеличивает содержание какого-либо изотопа, то меняется и весовой состав вещества. Например, обычная вода содержит 11 % водорода, а тяжелая вода, образованная его изотопом (дейтерием), — 20 %.

Характеристика бертоллидов

Как мы уже выяснили, законы сохранения в химии подтверждают основные положения атомно-молекулярной теории и абсолютно справедливы для веществ постоянного состава — дальтонидов. Бертоллиды имеют границы, в которых возможно изменение весовых частей элементов. Например, в оксиде четырехвалентного титана на одну весовую часть металла приходится от 0,65 до 0,67 частей кислорода. Вещества непостоянного состава не имеют молекулярной структуры, их кристаллические решетки состоят из атомов.Поэтому химические формулы соединений лишь отражают границы их состава. Разные вещества разные. Температура может влиять и на интервалы изменения весового состава элементов. Если два химических элемента образуют между собой несколько бертоллидов, то для них также неприменим закон кратных отношений.

Из всех приведенных примеров сделаем вывод: теоретически в химии есть две группы веществ: с постоянным и переменным составом.Наличие этих соединений в природе является прекрасным подтверждением атомно-молекулярной теории. Но сам закон постоянства состава уже не является господствующим в химической науке. Но он наглядно иллюстрирует историю его развития.

Закон постоянства состава: формулировка, примеры, значение

Одно и то же химическое соединение имеет постоянный состав, независимо от места и способа получения пробы. К такому выводу одним из первых пришел основоположник современной химии французский ученый А.де Лавуазье. Он умел определять состав воды, воздуха, органических веществ, считал, что частицы входят в состав веществ в определенных пропорциях. Позднее другой ученый из Франции Ж. Л. Пруст сформулировал закон постоянства состава. Оба исследователя упорно трудились, чтобы защитить свои идеи в споре с научным сообществом.

Взгляды на строение вещества на рубеже XVIII и XIX веков

Химические элементы, соединяясь друг с другом в различных соотношениях, образуют совокупность веществ.Каждый из них характеризуется определенным набором атомов и соотношением их масс. Но до конца XVIII века многие ученые считали иначе. Проблемой для них была неточность количественных методов. Кроме того, позиции атомно-молекулярных воззрений в то время были шаткими, господствовала теория флогистона — мифического элемента. При определении количественного состава вещества значительный вклад внесли:

  • А. де Лавуазье;
  • М.В. Ломоносов;
  • Дж.Л. Пруст;
  • Д. Далтон.

Заслуга Ж. Л. Пруста в том, что он усовершенствовал количественные методы Лавуазье, неукоснительно им следовал. Ученый предложил закон постоянства состава, сохранения соотношений элементов в образцах соединений. Пруст начал свою работу в этом направлении в конце 18 века, но признание его работы получили только в 1808 году. Примерно в то же время Джон Дальтон ввел представление об атомах и массах этих частиц, кратных отношениях.

Биография Ж. Л. Пруста

Ученый, предложивший закон постоянства состава, родился 26 сентября 1754 г. на западе Франции. Отец Жозефа Луи был аптекарем в Анже. Он также познакомил своего сына с экспериментами с химическими веществами. Молодой человек продолжил обучение в Париже, где познакомился с Лавуазье и его научными идеями. В 1776 году Пруст опубликовал свои первые серьезные работы в области химии. С 1799 по 1806 год ученый возглавлял лабораторию в Мадриде.Во Францию ​​Пруст вернулся в 1806 году. После недолгого пребывания в Париже Жозеф-Луи отправился в родные места. В 1808-1816 годах получили признание его работы в области изучения состава веществ, в том числе и глюкозы. В 1817 вышел в отставку и жил один до конца своих дней (1826). Пруст был одним из выдающихся ученых своего времени, кавалером ордена Почетного легиона, членом Королевской академии наук Неаполя.

Закон постоянства состава. Примеры

Ж. Л. Пруст открыл глюкозу, прославился блестящей победой в научной полемике с соотечественником Бертолле, причиной которой стал закон постоянства состава.Формулировка, предложенная Прустом, гласит: когда несколько элементов образуют химически чистый образец, он состоит из одних и тех же атомов. Отношения между их массами и числами также постоянны. Примеры:

  1. Хлорид натрия (NaCl) можно получить взаимодействием соляной кислоты с гидроксидом натрия. Второй способ – обработка карбоната натрия соляной кислотой. В двух различных химических реакциях мы получаем соединение, формула которого NaCl. В обоих случаях вещество содержит 39.33% натрия и 60,66% хлора.
  2. Кислород (химический знак О) при образовании молекулы воды соединяется с таким же количеством водорода (Н). При взаимодействии 1,11 г водорода с 8,89 г кислорода образуется 10 г воды (H 2 O). К такому же результату приводит увеличение количества одного из веществ. Атомы элемента, взятого в избытке, вступать в реакцию не будут. Масса воды в этом эксперименте осталась прежней — 10 г, состав ее молекул отражает формулу Н 2 О.

Значение открытия постоянства состава

В начале XIX века в теоретической химии были установлены законы, связывающие вещества, описывающие их отношения. Качественные и количественные характеристики изучались многими учеными, которые предлагали универсальные рецептуры. Основополагающими были идеи М. В. Ломоносова о сохранении массы при химических превращениях. Закон постоянства состава, установленный Дж.Большое значение для науки и практики имеет также Л. Пруст. На основании этой закономерности формула воды записывается только в виде Н 2 О, а состав серной кислоты — Н 2 SO 4 . Но закон Пруста не имеет такого всеобъемлющего характера, как учение Ломоносова. Поэтому его формулировка была уточнена после открытия изотопов. Так называют атомы одного и того же элемента, имеющие разную массу. Соотношение частиц в составе пробы постоянно, но только при условии неизменности изотопного состава.Например, массовый состав водорода и кислорода в обычной и тяжелой воде различен. Вторая жидкость содержит изотоп водорода-дейтерий. Масса тяжелой воды больше обычной.

Современные взгляды на состав вещества

В соответствии с формулировкой Пруста, отношение масс атомов, входящих в состав определенного вещества, носит постоянный характер, не зависит от способа получения образца. В начале 20 века при исследовании металлических сплавов были обнаружены соединения переменного состава.При этом единице веса одного химического элемента могут соответствовать разные веса другого элемента. Например, в соединениях таллия с висмутом на единицу массы первого приходится от 1,2 до 1,8 единицы массы второго элемента. Такие примеры можно найти среди интерметаллических веществ, оксидов, соединений серы, азота, углерода, водорода с металлами. Следовательно, открытые Прустом и Дальтоном законы справедливы только в отношении тех веществ, которые имеют молекулярное строение. К ним относятся многие кислоты, оксиды, гидриды. Качественный и количественный состав таких соединений постоянен. Например, состав воды в атмосфере, океанах, ледниках и живых организмах отражает формула Н 2 О.

р>

Элементы и (первые) принципы в химии

Теперь, когда мы проследили АРЕ через историю химии, мы можем обсудить его эпистемологический статус. Верно ли это согласно современной химии? Если это то, что можно узнать сейчас, то когда это стало известно? Когда это стало известно, были основания априорными или апостериорными? Современная химия ясно подтверждает APE: элементы выживают в своих соединениях, потому что ядерный заряд, свойство элемента, по которому химия выделяет элементы с 1923 года, сохраняется при химических изменениях (см. обсуждение в Hendry 2006). Сноска 5 Поскольку факты, подтверждающие истинность ООП, были обнаружены только в двадцатом веке, их следует считать эмпирическим открытием.

Если APE истинно, то в принципе это можно было бы узнать, но очень трудно сказать, что Лавуазье мог знать, что APE истинно. Трудно даже сказать, что он в это верил. Его теории, его методы (включая гравиметрию) и его способы описания химических изменений могут включать презумпцию их истинности, но это не означает, что он утверждал бы это, если бы на них настаивали.Нельзя также сказать, что у него было бы какое-либо право утверждать ее истинность, если бы она подтверждалась фактами, которые стали известны только в двадцатом веке. Следовательно, можно сказать, что АРЕ был доступен Лавуазье как молчаливое рабочее предположение о том, как должна работать теория композиции, но это не то же самое, что сказать, что он знал, что она верна. Такое допущение было бы «оправдано» только в том смысле, что его можно было бы сделать, следуя программе его композиционных исследований.Это не то же самое, что обоснование в более традиционном эпистемологическом смысле (достаточное основание для веры). Поиск такого рода обоснования рабочего предположения в исследовательской программе до того, как эта программа заработает, ставит телегу впереди лошади. Какое бы оправдание ни могло быть, оно появилось благодаря эмпирическому успеху программы.

APE — это, несомненно, естественный способ понять химический состав и его изменения. Это может быть даже психологически естественным предположением, подобно тому, как это естественно для младенцев после определенной стадии их когнитивного развития, структурировать свой мир на основе постоянства объекта.Ничто из этого не подразумевает, что APE может быть известен априори. Если допустить, что APE является только психологической тенденцией, то дальнейшие размышления могут позволить противостоять ей. Я думаю, что дальнейшие размышления показывают, что ООП можно сопротивляться: объяснение химической комбинации Аристотелем отрицает ООП, и тем не менее совершенно последовательно.

Согласно Аристотелю, элементы потенциально присутствуют только в смеси. Footnote 6 Аристотель развивал свой взгляд в противовес атомизму, согласно которому первичные составные части вещей остаются неизменными в более сложных телах, а различия между вещами объясняются их различным устройством. Аристотель утверждал, что если элементы объединяются, образуя новую субстанцию, а не просто сопоставляются друг с другом, продукт должен быть однородным. Однако если предположить, что атомы неизменны, то (утверждал он) атомизм может учитывать только сопоставление и, следовательно, не может распознать различие между простым сопоставлением и подлинной комбинацией (Needham 2009). Положительное встречное предложение Аристотеля состоит в том, чтобы порождать элементы из противоположных пар свойств: горячего и холодного, влажного и сухого. Элементы соответствуют максимальным степеням совместимых пар этих свойств: воздух — это то, что горячо и влажно, вода — это то, что холодно и влажно, огонь — это то, что горячо и сухо, а земля — это то, что холодно и сухо.В сочетании основные свойства элементов смешиваются, так что смесь будет иметь субмаксимальные степени тепла или холода, влажности или сухости. Поскольку смесь однородна, элементы фактически не присутствуют в смеси, потому что ни одна часть смеси не обладает существенными свойствами любого из элементов. Что сохраняется? Нидхэм интерпретирует точку зрения Аристотеля как рассматривающую продолжающиеся изменения как части материи, обладающие свойствами вещества, включая потенциал для повторного проявления свойств элементов (2009).Только в этом смысле — потенциальности — можно сказать, что элементы находятся «в» смеси.

Если АРЕ является конститутивным принципом, который может быть известен априори, чего он конститутивен? Понятие элемента? Понятность (для нас) аристотелевского описания композиции является (опровержимым) свидетельством того, что это объяснение является последовательным. Если объяснение Аристотеля последовательное, то оно не нарушает никаких рациональных ограничений на применение понятия элемента. В этом случае APE может быть последовательно отвергнуто и не является конститутивным для нашей концепции элемента.Теперь можно было бы вместо этого увидеть применимость концепции элемента как зависящую от непрерывности химических изменений: химические реакции предполагают изменение, но последовательное изменение требует непрерывности, что ряд химических изменений имеет постоянный субъект , с которым это происходит. Это тоже было бы недостаточным оправданием для APE. Согласно Нидхэму, у Аристотеля материя является континуантом: химические изменения — это то, что происходит с частями материи. Следовательно, даже если преемственность химических изменений является требованием для надлежащего применения концепции химического элемента, его можно выполнить, не предполагая, что элементы сохраняются в своих соединениях. Footnote 7

Можно оспорить этот аргумент, указав, что представления об элементах претерпели довольно радикальные изменения на протяжении всей истории науки. Даже если рассказ Аристотеля понятен современному философу или ученому, возможно, Лавуазье его не понимал. Я не знаю положительного текстуального обоснования этого утверждения в собственной работе Лавуазье. Рассмотрим, по аналогии, предположение Лавуазье о том, что свойство кислотности определяется присутствием кислорода. Должны ли мы сказать, что это предположение неверно или что оно является частью концепции кислотности Лавуазье? Если мы можем считать Лавуазье способным рассуждать о кислотах, то мы можем считать, что он заблуждается относительно природы кислот (я думаю, что можем). Тогда можно сказать, что предположение Лавуазье о кислотности оказалось ложным, как и все последующие теории, согласно которым свойство кислотности определяется наличием того или иного элемента (см. Hendry 2005, 2010). Теперь Лавуазье рассуждает об элементах и ​​их роли в химических изменениях способами, которые хорошо знакомы современной науке. APE было ограничением его рассуждений, но оно могло оказаться ложным, поэтому более правдоподобно рассматривать его как фактическое предположение даже в системе Лавуазье.Это не сокрушительный аргумент, поскольку он опирается на априорную позицию: исторические философы и ученые могут (иногда) рассуждать о том же мире, в котором мы находимся, и способны ошибаться в этом отношении. Эта позиция может быть оспорена конкретным текстуальным свидетельством: что Лавуазье рассматривал кислород как концептуально (а не материально) составляющую кислотности, или что он рассматривал АРЕ как концептуально конститутивную составляющую кислотности. элемент. Таких доказательств (насколько мне известно) совершенно нет.

Я бы сказал, что АРЕ следует рассматривать не как априорный регулятивный принцип, а как метафизический принцип, который, тем не менее, был способен играть важную регулятивную и эвристическую роль в развитии теорий химического состава и строения с восемнадцатого века. века и далее. Под «метафизическим» я подразумеваю «относящийся к существованию или реальности или относящийся к ним». Метафизический принцип — это общее или абстрактное утверждение о том, каковы вещи, а не соглашение или необходимое предварительное условие для знания в какой-либо конкретной области.Быть «метафизическим» в этом смысле не означает непроверяемости или непроверяемости. Метафизические принципы может быть трудно проверить или проверить, и даже невозможно проверить или проверить сами по себе, но то же самое верно и для многих научных теорий. Метафизичность не исключает того, что она является неотъемлемой частью науки. Действительно, метафизические принципы часто прямо формулируются учеными (вспомним, например, приверженность Ньютона абсолютному времени и пространству), но часто они не артикулируются, даже если они регулируют выводы ученого о категориях, которыми они управляют. Достоинство понимания АРЕ как метафизического принципа как раз и состоит в том, что его можно непрерывно проследить на протяжении всей истории химии, от времени, когда оно не было сформулировано (в работах Лавуазье), до времени, когда оно открыто признавалось (в работах Менделеева). ).

Начиная с 1950-х годов философы из Лондонской школы экономики разрабатывали противоположные подходы к тому, как это может работать. Можно сказать, что проект определения роли метафизики в науке сам по себе был исследовательской программой в рамках широко реалистической философии науки, поддерживаемой (и сам поддерживающей) широким взглядом на то, что единицами оценки в науке должны быть исследовательские программы (т. серии теорий, а не отдельных теорий, разработанных в рамках таких программ).Поэтому в оставшейся части этого раздела я критически рассмотрю, примерно в хронологическом порядке, предложения Карла Поппера, Дж. В. Н. Уоткинса, Имре Лакатоса и Эли Захара.

Чтобы быть достойным этого названия, реалистическое описание роли метафизики в науке должно основываться на следующих общих принципах. Во-первых, метафизические теории или принципы следует рассматривать как фактические утверждения: их (или, по крайней мере, какую-то их абстрактную часть) следует интерпретировать реалистично, чтобы семантически они были на одном уровне с другими теоретическими утверждениями в науке, а их предполагаемые роль в науке должна зависеть от этой интерпретации.Во-вторых, роль метафизических теорий или принципов не должна быть чисто психологической, заключающейся в том, чтобы донести конкретную проверяемую теорию до сознания конкретного ученого. Утверждается, что наблюдение за падением яблока в его доме в Вулсторпе сыграло определенную роль в появлении закона всемирного тяготения Ньютона. Сноска 8 Во время дремоты у костра Августу Кекуле, как утверждается, было видение змеи, которая ухватилась за свою собственную историю, превратившись в кольцо, которое, как он сказал позже, подсказало ему его знаменитую шестиугольную формулу. для бензола (см. Rocke 2010, глава 7).Согласно реалистической концепции, роль метафизических теорий не должна быть просто суггестивной, как яблоко и змея были для Ньютона и Кекуле. Для поддержки реалистического вывода эвристическая и регулятивная роль должна зависеть от содержания метафизического принципа, истолкованного буквально. В-третьих, если такие теории или принципы семантически находятся на одном уровне с проверяемыми научными утверждениями, и они могут играть роль в развитии теорий, которая является более чем просто наводящей на размышления, то в принципе должно быть возможно оценить роль конкретных метафизических теорий или принципов в конкретных научных разработках, примерно так же, как абстрактным, но все же научным принципам в физике приписывают эмпирический успех в теоретических разработках, в которых они играют важную роль.

Это предполагает точку зрения на роль метафизики в науке, близкую к научному реализму, но требует большего. Не каждый научный реалист может захотеть дать реалистическую оценку роли метафизики в науке. Можно быть реалистом в отношении науки, но думать, что метафизика оказывает на нее только вредное воздействие. Или можно признать, что метафизические принципы могут (иногда) играть роль, но никогда таким образом, чтобы это могло обосновать аргумент в пользу их истинности. Я думаю, что метафизические принципы могут играть роль в эмпирической науке, которая позволяет им получить положительную поддержку.Осталось описать, как это вообще возможно.

В коротком, но хорошо известном отрывке в постскриптуме к Логика научного открытия Поппер попытался сформулировать роль метафизики в науке, но название раздела ясно дает понять, что роль эта ограничена, не соответствует два из трех наших критериев реалистической концепции роли метафизики в науке: «Почему даже псевдонауки могут иметь смысл». Метафизические программы для науки» (1983, с.189–93). Его обсуждение начинается с повторной формулировки его фальсификационистского критерия демаркации, который «выделяет те теории, которые можно серьезно обсуждать с точки зрения опыта» (1983, с. 189). Но ученый идет на риск, пренебрегая изучением псевдонаучных и метафизических теорий, не отвечающих этому критерию, из которых можно извлечь «кое-что действительно интересное». Он утверждал, что пренебрежение к астрологии, например, может ослепить ученого относительно астрономических возможностей, таких как влияние Луны на приливы и отливы, и признавал, что Кеплер «принадлежал к астрологической традиции», хотя он «никогда не уставал выдвигать свои гипотезы». остроумным и весьма критическим тестам» (1983, с.190). Центральным примером «чрезвычайно важной метафизической теории» у Поппера (1983, стр. 191) является атомизм:

Метафизический характер «корпускулярной теории», по крайней мере до Авогадро, ясен. Не было возможности опровергнуть это. Неспособность обнаружить корпускулы или какие-либо признаки их всегда можно было объяснить указанием на то, что они слишком малы, чтобы их можно было обнаружить. Только с теорией, которая привела к оценке размера молекул, этот путь ускользания был более или менее заблокирован, так что опровержение стало в принципе возможным.(Поппер 1983, стр. 191)

Согласно Попперу, атомизм является метафизической теорией не только потому, что ее невозможно проверить, но и потому, что она «представляет мир в терминах обширного обобщения, в величайшем масштабе» (1983, с. 191) и « объясняет известное в терминах неизвестного : оно построило неизвестный и невидимый мир за нашим известным миром» (1983, с. 192). Для Поппера его ценность для науки заключалась в том, что его можно было дополнить дополнительными предположениями, чтобы его можно было проверить (1983, с.191). Следовательно, было бы «грубым заблуждением называть его бессмысленным; и очень рискованно отвергать ее с ходу, как это сделал Мах» (1983, с. 191). Конечно, став проверяемым, атомизм стал научной теорией, но даже непроверяемая теория может «указать такое объяснение, которое могло бы нас удовлетворить». (1983, стр. 193) Таким образом, неопровержимое экзистенциальное утверждение «существует философский камень» (1983, стр. 193) «оказало себя наводящим на размышления и даже плодотворным в истории науки» (предположительно благодаря его влиянию на алхимию), несмотря на то, что что это «никогда не проверялось и теперь в это никто не верит» (1983, с.193).

В рассуждениях Поппера стоит отметить три вещи. Во-первых, он никогда не отличает метафизику от лженауки. И то, и другое неопровержимо, а термины, которыми он характеризует метафизику (большая общность, объяснение известного в терминах неизвестного или невидимого), несколько расплывчаты и едва ли характерны для метафизики. Эти черты разделяют и многие научные теории, как признает Поппер. Во-вторых, ненаучная теория может иметь ценность для науки двумя способами.Атомизм стал проверяемым, когда он был расширен, чтобы стать проверяемым. Таким образом, она перестала быть метафизической, но другие теории остались непроверяемыми и, тем не менее, наводили на размышления об эмпирической работе. Поппер не указывает, сделали ли они это, предложив проверяемые гипотезы, но даже если бы они это сделали, эта роль позволила бы отнести их к (психологическому) контексту открытия. Об отношении Кеплера к астрологии он отмечает: «Здесь, как это часто бывает… важные гипотезы могут происходить из поистине фантастических идей: происхождение никогда не имеет значения, пока гипотеза поддается проверке. (1983, стр. 191) В-третьих, если метафизические теории могут стать научными теориями, когда они дополняются дальнейшими допущениями, то кажется, что статус теории как метафизической ей не присущ. Это кажется особенно верным, если, как в случае атомизма, дополнительные утверждения относительно низкого уровня, такие как оценка размера молекулы. На самом деле Поппер неверно определяет, как атомизм стал частью науки: поддающиеся проверке оценки физических свойств атомов стали доступны только в двадцатом веке благодаря процессу триангуляции, задуманному Жаном Перреном (см. Най, 1972).Это произошло через много лет после того, как атомизм стал частью науки: широко атомистические теории молекулярной структуры поддавались проверке, по крайней мере косвенно, с помощью химических средств с 1860-х годов посредством процесса, который Алан Рок назвал «подсчетом изомеров» (см. Rocke 2010, Chapter 7). ). Как и многие философы науки двадцатого века, Поппер был склонен игнорировать химию.

Что касается основной логической точки зрения, что то, что является метафизическим (потому что непроверяемое), может стать научным (потому что проверяемое) просто в сочетании с другими утверждениями , Поппер явно прав. Более того, в двадцатом веке необходимо было сделать акцент. Но следствием признания этой важной истины является то, что различие между научными и метафизическими теориями немедленно становится контекстуальным и, следовательно, исторически случайным, а не вневременной чертой их содержания или логической формы, поскольку оно зависит от того, была ли предложена та или иная теория. наряду с другими утверждениями, вместе с которыми оно подразумевает некоторое эмпирически проверяемое следствие.На самом деле различие между метафизикой и наукой, по-видимому, полностью исчезает. Сноска 9 Другие теории, которые Поппер считал однозначно научными, такие как ньютоновская механика, также не поддавались проверке в отдельности, требуя дополнений вспомогательными предположениями, и он явно охарактеризовал теорию эволюции Дарвина, которая для большинства других философов является частью науки, как «программа метафизических исследований» (1974, стр. 133–143).

Поппер справедливо отверг смысл как аспект, по которому следует отличать науку от не-науки. Более того, идея о том, что метафизическая теория может стать проверяемой (и, следовательно, научной) путем расширения, поддерживает наше первое условие: семантическое равенство метафизики и науки. Трудно понять, как добавление дополнительных посылок может волшебным образом превратить метафизику в науку, если эти две вещи существенно различны по природе своего содержания или своей логической формы. Однако для Поппера метафизическая теория, которую нельзя проверить, не может быть частью науки. Даже если ее можно назвать «важной», трудно понять, чем ее суггестивная роль чем-то отличается от роли ньютоновского яблока или змеи Кекуле, поскольку, как мы видели, он также считал, что происхождение проверяемой теории «никогда не имеет значение’.Эта странная и несколько противоречивая позиция в отношении роли метафизики в науке навязывается Попперу тем, что он сохраняет фальсификационистский демаркационный критерий. Метафизические принципы не могут быть полностью частью науки, потому что они не поддаются проверке.

Уоткинс использовал игрушечный пример — «доктрины призрачной вселенной» (1958, стр. 344) — чтобы объяснить роль метафизики в науке, которая все еще остается в целом попперовской, но более тонкой, чем собственная точка зрения Поппера. Рассмотрим замок, который, как считается, населен привидениями.Поскольку оно включает в себя экзистенциальное утверждение (« что-то есть » (стр. 344)), это убеждение неопровержимо, хотя оно также может быть «резко, хотя и неубедительно подтверждено жутковатым опытом» (стр. 344). Некоторые метафизические теории представляют собой или влекут за собой утверждения близкородственной формы, утверждает Уоткинс: те, которые «утверждают завуалированное существование чего-то во вселенной, подтверждающие проблески которого мы, кажется, улавливаем» (стр. 344). Поскольку они неубедительны, но неопровержимы, они «пользуются особой привилегией в борьбе идей за существование» (с.344). Они являются «вненаучными», но могут влиять на развитие научных теорий.

Логическая форма типичной «доктрины призрачной вселенной» включает в себя как универсальную, так и экзистенциальную количественную оценку (1958, стр. 346), относительно низкоуровневый пример из химии: «для любого металла существует кислота, которая его растворяет». (1958, стр. 346). Детерминизм часто понимается как утверждение, что «каждое событие имеет причину» (1958, стр. 348). Исходя из предположения, что каузальное утверждение, такое как «X вызывает Y», требует, чтобы существовал закон природы, который включает отношения между ними, детерминизм предписывает ученым искать естественные законы (1958, с.356). Точно так же механизм, понимаемый как утверждение, что «для каждого физического изменения существуют смежные и одновременные факторы, вызывающие это изменение» (1958, стр. 350), предписывает ученым никогда не принимать «оккультные качества, действие на расстоянии, мгновенную передачу». или любые другие отступления от принципа действия посредством контакта» (1958, с. 356).

Теперь может случиться так, что каждая метафизическая доктрина может быть выражена в этой форме или влечет за собой утверждение, которое может быть помещено в эту форму. Утверждение, что все метафизические утверждения в науке могут быть истолкованы как имеющие эту форму (т. е. доктрины призрачной вселенной), вполне могло бы быть тривиальным, если бы не было сделано никаких ограничений в отношении того, какие классы сущностей могут быть введены для диапазона кванторов. Интересно, что это более сильное утверждение само по себе имеет ту же логическую форму, что и доктрины вселенной с привидениями, хотя и с кванторами второго порядка: для каждой метафизической теории существует класс сущностей, которые при квантификации позволяют сформулировать эквивалентное утверждение в форма вселенной с привидениями.Однако Уоткинс совершенно разумно никогда не предлагает, чтобы все метафизические утверждения могли быть выражены таким образом, делая лишь более слабое утверждение, что «эта структура является общей для ряда вненаучных идей, серьезно повлиявших на развитие науки» (1958). , стр. 344).

Ядро композиционной программы в химии можно переформулировать в соответствии с предложением Уоткинса: для каждого сложного вещества существуют элементарные вещества, из которых оно (материально) состоит. Это утверждение, однако, является следствием логически более сильного утверждения, которое также поддержали бы химики после Лавуазье: существуют элементарные вещества, из которых (материально) состоит каждое химическое вещество. По отдельности эти утверждения неопровержимы, но их можно подтвердить, и работа химиков, начиная с 1790-х годов, по заполнению таблицы простых веществ Лавуазье подтвердила их конкретизацией. Попутно несколько простых веществ, задуманных Лавуазье, были исключены (калорийные, легкие), а отдельные требования к составу пересмотрены (было принято, что кислота морской соли не содержит кислорода).Более того, как указывает Захар (2007, стр. 139), метафизический характер доктрин Уоткинса о вселенной с привидениями проистекает не из содержащихся в них концепций или ненаблюдаемой природы сущностей, которые они количественно определяют, а из их логической формы: «для всякая субстанция есть какая-то субстанция, в которой она растворяется», включает наблюдаемое отношение «х растворяет у», и все же является столь же явно метафизическим (поскольку нефальсифицируемым), поскольку «каждое событие имеет причину». Идея доктрины призрачной вселенной кажется искренней. чтобы осветить композиционную программу в химии и метафизический характер ее центральных утверждений: экзистенциальное утверждение мотивирует поиск своего создателя истины, который может быть призраком, растворителем или несколькими химическими элементами.

Однако принятие Уоткинсом фальсификационистского критерия разграничения между наукой и ненаукой означает, что его точка зрения сталкивается с той же фатальной трудностью, что и точка зрения Поппера. Метафизика остается чем-то иным, чем наука: «между царством аналитических истин и царством эмпирических утверждений находится ничейная земля доктрин призрачной вселенной» (1958, стр. 359). Это жесткое разделение влечет за собой то, что даже там, где доктрина призрачной вселенной играет важную роль в науке, она не может служить простым аргументом в пользу ее истинности, потому что (i) разные части науки могут поддерживать разные метафизические теории; (ii) эмпирические теории, поддерживающие метафизические теории, позволят им препятствовать конкуренции (1958, с. 363–365). Нельзя не думать, что если метафизические теории просто считать частью науки, то эти трудности исчезают или, по крайней мере, представляют не больше трудностей, чем логические столкновения между успешными научными теориями.

Поппер рассматривал методологию научно-исследовательских программ Лакатоша как развитие своей идеи метафизической исследовательской программы. Сноска 10 Это несправедливо во многих отношениях, но для нашего нынешнего обсуждения между ними есть одно очень важное различие.В обзоре собрания статей Лакатоса Ян Хакинг отметил, что Лакатос осуществил «отход от проблемы демаркации Поппера» (1979, стр. 384):

Поппер пришел к неявному разделению на науку, метафизику и гадость. Метафизика — это серьезное умозрение, которое однажды может привести к позитивной науке. Логические позитивисты противопоставляли науку метафизике-грязи, но Поппер имел в виду лучший набор различий, иллюстрируемый тем фактом, что грязь теперь организовалась как нечто отдельное от спекулятивной метафизики. Теперь Лакатос готов смешать метафизику, которая становится наукой, с самой наукой, потому что она является частью более широкого роста знаний, который его беспокоит. Таким образом, метафизика-наука сталкивается с грязью. (Взлом 1979, стр. 384–385)

Здесь стоит сделать два комментария. Во-первых, идея о том, что «метафизика-наука сталкивается с дерьмом», отсылает к фиксированной метафизике не больше, чем к фиксированной науке. Лакатос был убежденным фаллибилистом. Изменения возможны в любой области науки, включая метафизику.Исследовательская программа, связанная с метафизикой, может в любой момент быть заменена более успешной исследовательской программой с совершенно другой метафизикой. Наука qua наука не имеет метафизических оснований. Во-вторых, даже фраза «метафизика — наука противостоит грязи» предполагает слишком большой контраст между наукой и метафизикой. Комментируя попперианцев Джозефа Агасси и Джона Уоткинса, Лакатос отмечает

Я иду гораздо дальше, чем они, в стирании границы между [попперовской] «наукой» и [попперовской] «метафизикой»: я даже больше не использую термин «метафизический». Я говорю только о научных исследовательских программах, ядро ​​которых неопровержимо не обязательно по синтаксическим, но, возможно, по методологическим причинам, не имеющим ничего общего с логической формой. (1970, стр. 184) Сноска 11

Для Лакатоса и Захара метафизические предположения должны находиться в самом сердце науки, в ядре исследовательской программы (Zahar 1989, стр. 21; 2007, стр. 138). В этом смысле они выше эмпирической борьбы, но способны играть эвристическую и регулирующую роль в развитии конкретных научных теорий благодаря своему «предписывающему значению» в структуре физических законов и объяснений (1989, с.21). Таким образом, согласно Захару, «Специальная теория относительности основана на метафизическом предположении, что не существует привилегированной инерциальной системы отсчета. Это приводит к предписанию, что все теории должны принимать одинаковую форму во всех инерциальных системах отсчета» (1989, стр. 21). Поскольку исследовательская программа руководствуется своим ядром, а исследовательские программы могут быть оценены эмпирически, эмпирический успех исследовательской программы действительно должен отражаться на ее ядре. Это отвечает на один важный вопрос, который, по словам Захара, «Поппер не задал должным образом, не говоря уже о том, чтобы дать удовлетворительный ответ» (2007, с.141): «поддерживает ли эксперимент, подтверждающий теорию, принадлежащую программе, также и метафизику, лежащую в основе программы?» Отвечая на этот вопрос положительно, объяснение Захара удовлетворяет всем трем условиям реалистической концепции роли метафизики в науке.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Сохранение материи при физических и химических изменениях


От кастрюль до сверхновых, материя составляет все видимое в известной Вселенной. Поскольку материя никогда не создается и не уничтожается, она вращается в нашем мире.

Атомы, которые были в динозавре миллионы лет назад — и в звезде миллиарды лет до этого — могут быть внутри вас сегодня.

Крошечные частицы, называемые атомами, являются основными строительными блоками всей материи. Атомы могут объединяться с другими атомами, образуя молекулы.

Закон сохранения массы

Материя — это все, что имеет массу и занимает пространство. Он включает в себя молекулы, атомы, элементарные частицы и любое вещество, из которого состоят эти частицы.Материя может изменять форму посредством физических и химических изменений, но при любом из этих изменений материя сохраняется. До и после изменения существует одно и то же количество материи — ничто не создается и не уничтожается. Эта концепция называется законом сохранения массы.

При физическом изменении физические свойства вещества могут измениться, но его химический состав не изменится. Вода, например, состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Вода — единственное известное вещество на Земле, которое существует в природе в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном.Чтобы перейти из одного состояния в другое, вода должна претерпевать физические изменения. Когда вода замерзает, она становится твердой и менее плотной, но химически остается прежней. До и после изменения присутствует одинаковое количество молекул воды. Химические свойства воды остаются постоянными.

Как делается вода

Однако для образования воды атомы водорода и кислорода должны подвергнуться химическим изменениям. Чтобы произошло химическое изменение, связи между атомами должны разорваться или сформироваться. Это изменяет химические свойства веществ.И водород, и кислород двухатомны — в природе они существуют в виде связанных пар (H 2 и O 2 соответственно). В правильных условиях и при достаточной энергии эти двухатомные связи разорвутся, и атомы соединятся, образуя H 2 O (вода). Химики записывают эту химическую реакцию как:

2H 2 + O 2 -> 2H 2 O

Это уравнение говорит о том, что для образования двух молекул воды требуется две молекулы водорода и одна молекула кислорода.Обратите внимание, что с обеих сторон уравнения одинаковое количество атомов водорода и атомов кислорода. В химических изменениях, как и в физических, материя сохраняется. Отличие в данном случае состоит в том, что вещества до и после изменения имеют разные физические и химические свойства. Водород и кислород представляют собой газы при стандартной температуре и давлении, тогда как вода представляет собой бесцветную жидкость без запаха.

В природе происходит множество химических и физических изменений

В экосистемах одновременно происходит множество химических и физических изменений, и материя сохраняется в каждой из них — без исключений. Рассмотрим поток, текущий через каньон — сколько химических и физических изменений происходит в любой данный момент?

Сначала рассмотрим воду. Во многих ручьях каньонов вода поступает с возвышенностей и образуется в виде снега. Конечно, вода зародилась не там — она вращалась по всему миру с тех пор, как на Земле впервые появилась вода. В контексте каньонного ручья он начинался в горах как снег. Снег должен подвергнуться физическому изменению — растаять — чтобы присоединиться к потоку. Когда жидкая вода течет через каньон, она может испаряться (еще одно физическое изменение) в водяной пар.Вода дает очень яркий пример того, как материя движется по кругу в нашем мире, часто меняя форму, но никогда не исчезая.

Материя не теряется при фотосинтезе

Далее рассмотрим растения и водоросли, живущие в ручье и вдоль него. В процессе, называемом фотосинтезом, эти организмы преобразуют световую энергию солнца в химическую энергию, хранящуюся в сахарах. Однако световая энергия не производит атомы, из которых состоят эти сахара, — это нарушило бы закон сохранения массы. Он просто обеспечивает энергию для химических изменений. Атомы образуются из углекислого газа в воздухе и воды в почве. Энергия света позволяет этим связям разорваться и восстановиться для производства сахара и кислорода. Это показано в химическом уравнении фотосинтеза:

6CO 2 + 6H 2 O + светлый -> C 6 H 12 O 6 (сахар) + 6O 2

Это уравнение говорит о том, что шесть молекул углекислого газа соединяются с шестью молекулами воды, образуя одну молекулу сахара и шесть молекул кислорода.Если сложить все атомы углерода, водорода и кислорода по обе стороны уравнения, суммы будут равны. Материя сохраняется в этом химическом изменении.

Животные в ручье и вокруг него едят эти растения. Их тела используют накопленную химическую энергию для питания своих клеток и передвижения. Они используют питательные вещества в своей пище для роста и восстановления своих тел — атомы для новых клеток должны откуда-то браться. Любая пища, попадающая в организм животного, должна либо покинуть его тело, либо стать его частью.Никакие атомы не разрушаются и не создаются.

Атомы, созданные давным-давно, составляют вас

Суть в том, что материя циркулирует во Вселенной в различных формах. При любом физическом или химическом изменении материя не появляется и не исчезает. Атомы, созданные звездами (очень, очень давно), составляют все живое и неживое на Земле — даже вас. Невозможно узнать, как далеко и через какие формы прошли ваши атомы, чтобы создать вас. И невозможно знать, где они окажутся в следующий раз.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2015-2019 © Игровая комната «Волшебный лес», Челябинск
тел.:+7 351 724-05-51, +7 351 777-22-55 игровая комната челябинск, праздник детям челябинск