Legile fundamentale ale chimiei - legi ponderale, legi volumetrice

LEGILE FUNDAMENTALE ALE CHIMIEI - Legi ponderale, Legi volumetrice

1. Legi ponderale

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

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

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

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

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

H2 +Cl2 = 2 HCl sau

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

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

N₂O 28/1614/8 adica l/1        NO₂ 14/32 14/32 adica ¼

NO 14/16 14/16 adica ½ N₂O₅28/80 14/40 adica 1/5

N₂O₃ 28/4814/24 adica 1/3

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

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

23 :63,5.

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

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

De ex in reactia Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu28 g Fe vor inlocui 31,8 g Cu si aceste valori sunt echivalentii chimici pentru Fe si Cu.

Consecinta legilor proportiilor este notiunea de echivalent.

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

Calculul echivalentului gram.

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

-pentru elemente Eg = masa atomica/valenta

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

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

-pentru acizi in reactii de neutralizare Eg = masa moleculara/ nr de atomi de hidrogen care reactioneaza sau sunt inlocuitiEg = masa mol. HCl/1 Eg = masa molec. H2SO4/ 2

-pentru baze in reactii de neutralizare Eg = masa moleculara / nr. Grupe OH

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

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

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

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

8HNO3 + 3Cu = 3Cu (NO3)2 +4H2O + 2NO  N5++ 3e - → N2+ Eg = masa mol. HNO3 / 3 = 63/3= 21 g

2. Legi volumetrice

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

H2 + Cl2 = 2HCl 1:1 = H2:Cl2 2:1 = HCl:Cl2sau HCl:H2 2/2 HCl: (H2 +Cl2)

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

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