Вопрос 3. Закон сохранения массы веществ. Закон постоянства состава

2. Закон постоянства состава

Закон сохранения массы послужил основой для изучения количественного состава различных химических соединений. Многочисленные опыты показали, что качественный и количественный состав сложных различных веществ постоянны и не зависят от способа их получения.

Так 44 г углекислого газа (СО₂) соединяясь с 56 г негашеной извести (СаО), образуют 100 г мела (СаСО₃). При этом никакие другие вещества не образуются, а данные соединения вступают в реакцию полностью. Если через негашеную известь пропустить избыток углекислого газа, то он не будет реагировать с образовавшимся мелом.

Чистая (без примесей) вода независимо от того, получена она синтезом из водорода и кислорода, при нейтрализации щелочи кислотой или при любой другой реакции, и чистая природная вода всегда состоят из водорода и кислорода в соотношении 1 : 8 по массе.

Французский ученый Ж. Л. Пруст, обобщив большой экспериментальный материал о составе различных веществ, сформулировал в 1799 г. закон постоянства состава: каждое химическое соединение имеет качественный постоянный и количественный состав, независимо от способа его получения.

Этот закон находится в полном соответствии с атомно-молекулярным учением. Действительно, молекула любого вещества состоит из вполне определенного количества атомов, имеющих постоянную массу. Поэтому ее массовый состав и, следовательно, массовый состав вещества постоянны независимо от способа его получения. Такие соединения называются дальтонидами.

Современная химия располагает данными, из которых следует, что закону постоянства состава подчиняются главным образом вещества, имеющие молекулярную структуру, если же вещества не имеют молекулярной структуры, то возможны отклонения от этого закона.

Действительно соединения переменного состава, называемые бертолидами, существуют и с каждым годом их открывают все больше. Эти соединения не имеют определенной химической формулы. Впервые бертолиды были обнаружены в системах, состоящих их нескольких металлов (интерметаллических сплавах), затем среди оксидов, сульфидов, селенидов металлов и др.

Например, оксид титана (II) имеет состав от ТiO_0,59 до TiO_1,33, в соединении таллия с висмутом на 1 часть таллия приходится от 1,24 до 1,82 частей висмута по массе. В природе бертолиды распространены значительно шире, чем дальтониды.

Отклонение от закона постоянства состава может быть обусловлено не только изменениями атомного состава соединений, но и причинами, связанными с наличием в природе изотопов. Например, для водорода известны 3 изотопа с массовыми числами 1 (протий), 2 (дейтерий) и 3 (тритий).

Естественно, что в молекуле воды, образованной первым, вторым или третьим изотопом, на 1 атом кислорода приходятся 2 атома водорода (атомный состав постоянен), однако процентное содержание кислорода в этих соединениях переменно и составляет соответственно 88,89; 80 и 72,73 %.