1.2 Основные законы химии

1) Закон сохранения массы веществ

Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате химической реакции.

На основании этого закона расставляют коэффициенты в уравнениях химических реакций.

С законом сохранения массы неразрывно связан и закон сохранения энергии, т.к. в их основе лежит общий принцип сохранения материи и движения.

2) Закон сохранения энергии

Энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а отдельные ее виды могут взаимно превращаться друг в друга в эквивалентных соотношениях.

3) Закон эквивалентов

Вещества взаимодействуют между собой в количествах, пропорциональных их химическим эквивалентам.

Для реакции:

аА + вВ = сС + dD

протекающей в растворе, закон эквивалентов можно записать следующим образом:

где и - молярные концентрации эквивалентов (нормальности) реагирующих растворов, моль/л;

V_A и V_B - объёмы реагирующих растворов, л или мл.

Например, для реакции нейтрализации:

3KOH + H₃PO₄ = K₃PO₄ + 3H₂O

закон эквивалентов можно записать:

где С_{н (к)} – молярная концентрация эквивалентов кислоты,

С_н(щ) – молярная концентрация эквивалентов щелочи,

V_к – объем кислоты,

V_щ – объем щелочи.

4) Закон Авогадро

Это один из основных законов естествознания.

В равных объемах любых газов при одинаковых физических условиях содержится одинаковое число частиц (молекул или атомов, если простое вещество не образует молекул).

Очень важно следствие из закона Авогадро:

При одинаковых физических условиях один моль любого газа имеет одинаковый объем. В частности, при нормальных условиях (н.у.) 1 моль любого газа занимает объем, равный 22,4 литра. В таком объеме содержится 6,02∙10²³ частиц (число Авогадро).

Таблица 2.1

Характеристика физических условий

Физические условия	Температура		Давление
	Система СИ	Внесистемные единицы	Система СИ	Внесистемные единицы
Нормальные условия (н.у.)	273,15К	00 С	101325 Па	1 атм
Стандартные условия (ст.у.)	298,15К	250 С	101325 Па	1 атм
Комнатные условия	293,15К	200 С	101325 Па	1 атм

2. 1.3 Растворы

Дисперсная система – это система, состоящая из двух и более веществ, в которой одно или несколько веществ размельчены и распределены в другом веществе.

Распределенное вещество называется дисперсной фазой.

Вещество, в котором распределена дисперсная фаза, называется дисперсной средой.

Дисперсная система в зависимости от размеров частиц дисперсной фазы может быть гомогенной (однородной) и гетерогенной.

В зависимости от размера частиц гетерогенные дисперсные системы делятся на 3 группы:

1. коллоидные системы (или высокодисперсные, или золи), у которых размер частиц 1 – 500 нм (1 нм = 10^-9 м),

2. грубодисперсные системы (взвеси), размер частиц которых 500 – 1000 нм,

3. механические смеси, размер частиц которых больше 1000 нм, но меньше 10000 нм (0,01 мм).

Дисперсные системы классифицируются по агрегатным состояниям

дисперсной фазы и дисперсной среды. Примеры приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Классификация дисперсных систем

Агрегатное состояние дисперсной среды	Агрегатное состояние дисперсной фазы
	газовое	жидкое	твердое
Газовое	-	аэрозоль	аэрозоль
Жидкое	пена	эмульсия	суспензия
Твердое	твердая пена	твердая эмульсия, гель (желе)	твердые включения в твердых телах

Гомогенные дисперсные системы называются истинными растворами.

Степень измельчения дисперсной фазы в истинном растворе молекулярная или ионная, т.е. размеры частиц не превышают размеров отдельных молекул и ионов (меньше 1 нм).

Составные части истинных растворов нельзя разделить простыми механическими способами: отстаиванием, фильтрованием и т.п.

Раствор – это однородная система, состоящая из двух и более компонентов.

Условно один из компонентов раствора называется растворителем, другие – растворенными веществами.

Одним из самых распространенных растворителей является вода H₂O.

Масса раствора связана с объемом раствора соотношением:

где ρ – плотность раствора, измеряется в г/мл (система СГС) или в кг/м³ (система СИ).