Химия XIX века: Законы Ж.Пруста, Гей-Люссака, Авогадро

26. Химия XIX века: Законы Ж.Пруста, Гей-Люссака, Авогадро

Открытые Ж. Л. Гей-Люссаком в начале 19 в. законы, описывающие некоторые свойства газов.

1) Закон теплового расширения газов утверждает, что изменение объёма данной массы газа при постоянном давлении прямо пропорционально изменению температуры

(v₂ — v₁)/v₁ = aDt

или

v₂ = v₁ (1 + aDt),

где v₁ — объём газа при исходной температуре t₁; v₂ — при конечной t₂; Dt = t₂ — t₁; a — коэффициент теплового расширения газов при постоянном давлении. Величина a для всех газов при нормальных условиях приблизительно одинакова и при измерении температуры газа в °С a = 1/273,15 (или 0,00367). Сочетая этот закон с законом Бойля—Мариотта, Э. Клапейрон вывел уравнение состояния идеального газа, связывающее р, v и Т (см. Клапейрона уравнение).

2) Закон объёмных отношений гласит, что объёмы газов, вступающих в химическую реакцию, находятся в простых отношениях друг к другу и к объёмам газообразных продуктов реакции. Другими словами, отношение объёмов, в которых газы участвуют в реакции, соответствует отношению небольших целых чисел. Измеряя при одинаковых условиях объёмы водорода, хлора и хлористого водорода, Гей-Люссак нашёл, что один объём водорода и один объём хлора, соединяясь, дают два объёма хлористого водорода, т. е. отношение объёмов равно 1: 1: 2. Сходная картина имеет место и при других реакциях с участием газов. Этот закон сыграл важную роль в создании атомно-молекулярной теории. Он послужил толчком для открытия Авогадро закона, с помощью которого Авогадро впервые сделал правильный вывод о составе молекул простых газов (H₂, Cl₂, N₂ и т.д.) и строго разграничил понятия атома и молекулы. Когда молекулярные формулы всех газов точно известны, отыскание отношения объёмов газов, вступающих между собой в реакцию, уже не требует сложных измерений. Так, из уравнения синтеза хлористого водорода из водорода и хлора Н₂ + Cl₂ = 2HCl легко видеть, что отношение объёмов газов в этом случае равно 1: 1: 2.

Закон Авога́дро — одно из важных основных положений химии, гласящее, что «в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и тоже число молекул». Второе следствие из закона Авогадро: молярная масса первого газа равна произведению молярной массы второго газа на относительную плотность первого газа по второму.

Закон Пруста - Открыл гидроокиси металлов, показал, что металлы могут образовывать более одного оксида и сульфида. Выделил из виноградного сока глюкозу.

Закон постоянства состава 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 целыми числами.

27. Теория химического строения А. Бутлерова

Русский химик, академик Петербургской Академии Наук (с 1874 г.), председатель Отделения химии Русского физико-химического общества (1878-1882), почетный член многих научных обществ. Родился в 1828 г. в Чистополе, в 1849 г. окончил Казанский университет. Работал там же: с 1857 г.- профессор, в 1860 и 1863 - ректор. С 1868 г. профессор Петербургского университета.

Занимаясь изучением углеводородов, Бутлеров понял, что они представляют собой совершенно особый класс химических веществ. Анализируя их строение и свойства, ученый заметил, что здесь существует строгая закономерность. Она и легла в основу созданной им теории химического строения.

Основные идеи теории химического строения Бутлеров впервые высказал в 1861. Главные положения своей теории он изложил в докладе «О химическом строении вещества», прочитанном в химической секции Съезда немецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере.

Основные положения теории химического строения

Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности согласно их валентностям. Последовательность межатомных связей в молекуле называется ее химическим строением и отражается одной структурной формулой (формулой строения).

1. Химическое строение можно устанавливать химическими методами. (В настоящее время используются также современные физические методы).

2. Свойства веществ зависят от их химического строения.

3. По свойствам данного вещества можно определить строение его молекулы, а по строению молекулы - предвидеть свойства.

4. Атомы и группы атомов в молекуле оказывают взаимное влияние друг на друга.

Теория Бутлерова явилась научным фундаментом органической химии и способствовала быстрому ее развитию. Опираясь на положения теории, А.М. Бутлеров дал объяснение явлению изомерии, предсказал существование различных изомеров и впервые получил некоторые из них.