Maddənin tərkibinin davamlılığı. Kimyada konservasiya qanunları

Kimya həqiqi elmlər kateqoriyasına aiddir və riyaziyyat və fizika ilə birlikdə atomların və molekullardan meydana gələn maddənin varlığının və inkişafının qanunlarını qurur. Həm canlı orqanizmlərdə, həm də cansız təbiət obyektlərində baş verən bütün proseslər kütləvi və enerjinin çevrilmə fenomeninə əsaslanır. Bu maddənin həsr olunacağı araşdırma maddənin tərkibinin davamlılığının qanunu qeyri-üzvi və üzvi dünyadakı proseslərin əsasıdır.

Atom-molekulyar tədris

Maddi reallığı tənzimləyən qanunların mahiyyətini anlamaq üçün, nə meydana gəldiyinə dair bir fikir olmalıdır. Böyük rus alimi M.V.Lomonosovun sözlərinə görə, "Qaranlıqda fiziklər, xüsusilə də kimyaçılar quruluşun daxili hissəciklərini bilmədən qalmalıdırlar". 1741-ci ildə ilk olaraq nəzəri cəhətdən və sonra təcrübələrlə təsdiq edən kimya, canlı və qeyri-yaşayış maddələrini öyrənmək üçün əsas olan kimya qanunlarını aşkar etdi: yəni bütün maddələr molekulların formalaşmasına imkan verən atomlardan ibarətdir. Bütün bu hissəciklər davamlı hərəkətdədirlər.

J. Daltonun kəşfləri və səhvləri

50 il sonra Lomonosov ideyası İngilis alim J. Daltonu inkişaf etdirməyə başladı. Alim kimyəvi elementlərin atom kütlələrini müəyyən etmək üçün ən mühüm hesablamaları həyata keçirmişdir. Bu, bu fərziyyələrin əsas sübutudur: molekulun və maddənin kütləsi onun tərkibini təşkil edən hissəciklərin atom ağırlığını bilməklə hesablana bilər. Həm Lomonosov, həm də Dalton, istehsal metodundan asılı olmayaraq, mürəkkəb molekulun həmişə dəyişməz miqdar və keyfiyyət tərkibinə malik olacağına inanırdılar. Əvvəlcə, bu forma tərkibində maddə tərkibinin sabitlik qanunu formalaşdırıldı. Daltonun elmin inkişafına böyük töhfəsini qəbul edərək, sinir bozucu səhvlər haqqında səssiz dura bilməz: oksigen, azot və hidrogen kimi sadə maddələrin molekulyar quruluşunun inkar edilməsi. Alim hesab edirdi ki, molekullar yalnız mürəkkəb kimyəvi maddələr içindədir. Elmi ictimaiyyətdə Daltonun böyük səlahiyyətini nəzərə alaraq, onun səhvləri kimya inkişafına mənfi təsir göstərmişdir.

Atomları və molekulları necə çəkirik?

Maddənin tərkibinin davamlılığının qanunu olaraq belə bir kimyəvi postulyarlığın aşkar edilməsi, reaksiya verdikdən sonra formalaşan maddələrin kütlələrinin qorunması fikri ilə mümkün olmuşdur. Daltondan başqa, atom kütlələrinin ölçülməsi kimyəvi elementlərin atom ağırlığının bir cədvəlini tərtib edən və latın məktubları şəklində onların müasir təyinatını təklif edən I. Berzelius tərəfindən aparılmışdır. Hal hazırda atomların və molekulların kütləsi karbon nanotubunun köməyi ilə müəyyən edilir . Bu tədqiqatlar nəticəsində əldə edilən nəticələr, mövcud kimya qanunlarını təsdiqləyir. Əvvəllər elm adamları bir kütlə spektrometri kimi bir cihazdan istifadə etdilər, ancaq karmaşık tartma üsulu spektrometriyada ciddi bir çətinlik oldu.

Nə maddələr kütləini qoruyan qanun vacibdir?

MV Lomonosov tərəfindən hazırlanmış yuxarıda adı geçen kimyəvi postulot reaksiyalar zamanı reaktivləri və məhsullarını təşkil edən atomların heç bir yerdən yox olmağı və heç bir şeydən görünməməsi faktını sübut edir. Kimyəvi prosesdən əvvəl və sonra onların miqdarı dəyişməz qalır. Atom kütləsi sabit olduğundan, bu məntiqi kütlə və enerjinin qorunması qanuna gətirib çıxarır. Bundan başqa, alim bu normanı təbiətin universal prinsipi kimi elan edərək, enerjinin qarşılıqlı çevrilməsini və maddənin tərkibinin sabitliyini təsdiq edir.

Proustun fikirləri atom-molekulyar nəzəriyyənin təsdiqlənməsi kimi

Buradakı kompozisiyanın sabitliyi qanunu kimi bir postulatın aşkar olunmasına baxaq. XVIII əsrin - 19-cu əsrin əvvəllərində kimya - elmi münaqişələrin iki fransız alimi J. Proust və C. Berthollet arasında mübarizə aparan elm. Birincisi kimyəvi reaksiya nəticəsində yaranan maddələrin tərkibinin əsasən reaktivlərin təbiətindən asılıdır. Berthollet, qarşılıqlı maddələrin nisbi sayının, həm də reaksiyaların məhsullarını tərkibinə təsir etdiyinə əmin idi. Araşdırmanın başlanğıcında ən çox kimyaçı, Proust'un fikirlərini dəstəkləyirdi: onları kompleks tərkib hissəsi daimdir və necə alındığından asılı deyildir. Lakin, maye və bərk həllərin (ərintilərin) tədqiqi K. Bertholletin düşüncələrini təsdiq etdi. Bu maddələrə kompozisiyanın sabitliyi haqqında qanun tətbiq edilə bilməzdi. Bundan başqa, ion kristal lattasiyaları ilə birləşmələr üçün işləmir . Bu maddələrin tərkibi çıxarıldıqları üsullara asılıdır.

Hazırlıq üsulundan asılı olmayaraq, hər kimyəvi maddə sabit bir keyfiyyət və kəmiyyət tərkibinə malikdir. Bu formul 1808-ci ildə J. Proust tərəfindən təklif olunan maddənin tərkibinin davamlılığını təsvir edir. Dəlil olaraq, o, aşağıdakı məzmunlu nümunələrə istinad edir: Sibirdən malaxit İspaniyada qazılmış mineral kimi eyni tərkibə malikdir; Dünyada yalnız bir cinnabar maddə var və bu hansı sahədə əldə edildiyi fərqlənmir. Beləliklə, Proust maddənin tərkibinin davamlılığını, hasilatın yeri və üsulundan asılı olmayaraq vurğuladı.

Istisnasız qaydalar yoxdur

Kompozisiyanın sabitliyindən qaynaqlanan mürəkkəb bir mürəkkəb quruluşda kimyəvi elementlər müəyyən çəki nisbətlərində bir-biri ilə birləşir. Tezliklə kimya elmində məlumat istehsal üsuluna asılı olan dəyişən tərkibə malik maddələrin mövcudluğuna dair məlumatlar ortaya çıxdı. Rusiya alimi M. Kurnakov bu qarışıqları berthollidesləri, məsələn titanyum oksidi, ağır su, zirkonyum nitridi zəng etməyi təklif etdi.

Bu maddələrin bir hissəsi 1 elementə görə bir elementdən fərqli bir miqdarda var. Beləliklə, galyum ilə bizmutun ikili tərkibində ağırlıq bir hissəsi galliumun 1.24-dən 1.82-ə qədər bizmuta bölünür. Daha sonra kimyaçılar metalların bir-biri ilə birləşməsi ilə yanaşı, kompozisiyanın sabitliyinə əməl etməyən maddələr oksidlər kimi qeyri-üzvi birləşmələrin bu sinfində olduğunu təsbit etdi. Bertollidlər sulfidlər, karbidlər, nitrürlər və hidritlər üçün xarakterikdir.

İzotopların rolu

Onun ixtiyarında maddənin sabitliyi, hüceyrənin dəqiq bir elmi kimi qəbul edildiyi bir bürcün çəki xarakteristikasını onu təşkil edən elementlərin izotop tərkibinə birləşdirə bilər. Xatırladaq ki, izotoplar eyni protona malik olan bir kimyəvi elementin atomlarını hesab edirlər, lakin müxtəlif nukleon ədədləri. İzotopların mövcudluğunu nəzərə alaraq, bu maddənin tərkibinə daxil olan elementlərin sabit olmasına baxmayaraq, tərkibinin tərkibində çəki tərkibi dəyişə bilər. Element hər hansı bir izotopun tərkibini artırırsa, maddənin çəkisi də dəyişir. Məsələn, adi su 11% hidrogen və onun izotopu (deuterium) tərəfindən yaranan ağır su 20% -dir.

Berthollides xüsusiyyətləri

Daha əvvəl açıqladığımız kimi, kimya sənayesində mühafizəkarlıq hüququ atom-molekulyar nəzəriyyənin əsas mövqelərini təsdiq edir və sabit tərkibli daltonidlərin maddələrində tamamilə doğrudur. Berthollides elementlərin çəki hissələrini dəyişdirmək mümkün olan sərhədləri var. Məsələn, tetravalent titan oksiddə metalın çəkisi ilə bir hissəsi 0,65-0,67 hissədən ibarətdir. Qeyri-daimi tərkibli maddələrin molekulyar strukturu yoxdur, kristal şəbəkələri atomlardan ibarətdir. Buna görə də, birləşmələrin kimyəvi formulları yalnız onların tərkibinin sərhədlərini əks etdirir. Müxtəlif maddələr fərqlidir. Temperatur həm də elementlərin çəkisi tərkibində dəyişiklik fasiləsinə təsir göstərə bilər. Əgər iki kimyəvi element bir-birinə bir neçə berthollides təşkil etsə, onda çoxlu əlaqələrin qanunu da onlar üçün əlçatmazdır.

Bütün yuxarıda göstərilən nümunələrdən bir nəticəyə gəlin: nəzəri cəhətdən kimya içərisində iki maddə qrupu var: sabit və dəyişən tərkibə malikdir. Bu birləşmələrin təbiətdə olması atom-molekulyar nəzəriyyənin əla təsdiqidir. Lakin kompozisiyanın özü sabitlik qanunu kimya elmində artıq hakim deyildir. Ancaq bu onun inkişaf tarixini aydın şəkildə göstərir.