СРЕДА ,16 МАРТА 22 г.  308

ГРУППА 308 ХИМИЯ 53

ТЕМА:Закон постоянства состава. Вещества молекулярного и немоле­кулярного строения.

Закон постоянства состава вещества был установлен французским учёным Ж. Прустом в 1801 году.

В современной формулировке закон гласит: всякое химически чистое вещество молекулярного строения независимо от способа получения имеет постоянный состав, то есть состоит из одних и тех же химических элементов, атомы которых находятся в постоянных для данного вещества количественных соотношениях.

Закон Пруста указывает на то, что состав индивидуального чистого вещества может быть описан определённой химической формулой. Например, каким бы способом ни получали углекислый газ (сжиганием угля, действием кислоты на мрамор, окислением метана), массовая доля углерода в нём составляет 27,27 %, кислорода — 72,73 %; массы углерода и кислорода соотносятся как: 27,27 : 72,73 = 3 : 8. Соотношение их количеств: . Следовательно, в веществе на один атом углерода приходится два атома кислорода, то есть химическая формула CO2.

Покажем, как определить формулу вещества в более сложных случаях (пример 1).

Пример 1. В результате анализа органического вещества установили, что массовые доли углерода, водорода и кислорода в нём соответственно равны 44,78 %, 7,46 % и 47,76 %. Определите формулу вещества.

Дано:

ω(С) = 44,78 %

ω(Н) = 7,46 %

ω(О) = 47,76 %

СxНyOz — ?

Решение

Пусть масса порции данного вещества равна 100 г, тогда массы элементов будут равны:

m(С) = 44,78 г; m(Н) = 7,46 г;

m(O) = 47,76 г, и их количества:

Индексы в химической формуле показывают соотношение как отдельных атомов, так и их количеств. Найдём соотношение количеств атомов:

х : у : z = n(С) : n(Н) : n(O) = 3,73 моль : 7,46 моль : 2,99 моль = 3,73 : 7,46 : 2,99.

Определим индексы x, y и z. Для этого каждое из найденных чисел разделим на наименьшее из них, то есть на 2,99, а затем умножим на 4 для получения целочисленных значений:

x : y : z = 1,25 : 2,5 : 1 = 5 : 10 : 4.

Следовательно, простейшая формула вещества С5Н10O4.

Ответ: С5Н10O4.

Таким образом, знание массовых долей элементов в веществе или их масс в определённой порции вещества позволяет установить формулу вещества.

В случае некоторых веществ немолекулярного строения закон постоянства состава справедлив лишь приблизительно. Их состав может в определённых пределах варьироваться в зависимости от условий синтеза или обработки вещества.

Для веществ немолекулярного строения имеются отклонения от закона, которые не могли быть выявлены в XVII–XIX веках из-за отсутствия точных методов анализа. Так, оксид железа(II) имеет состав в интервале Fe0,89O—Fe0,95O, оксид титана(III) — Ti2O2,6—Ti2O3,4. Одна из причин нарушения состава кроется в дефектах, возникающих при формировании кристаллов немолекулярных веществ. Такие соединения названы нестехиометрическими, или бертоллидами, в честь французского химика К. Бертолле. В случае крайне малых отклонений от постоянства состава соотношения атомов в соединениях практически целочисленны, а сами соединения относят к стехиометрическим и называют дальтонидами в честь Дж. Дальтона — одного из основоположников атомно-молекулярного учения (например, хлорид калия, оксид кальция).