Prawa Chemiczne

PRAWA CHEMICZNE AVOGADRA zasada (prawo) RÓWNE OBJĘTOŚCI DOWOLNEGO GAZU ZAWIERAJĄ W TYCH SAMYCH WARUNKACH CIŚNIENIA I TEMPERATURY RÓWNE ILOŚCI CZĄSTECZEK. Prawo to sformułował w 1811 roku włoski fizyk Amadeo Avogadro. BOYLE'A I MARIOTTE'A prawo PRZY STAŁEJ MASIE GAZU I W STAŁEJ TEMPERATURZE CIŚNIENIE I OBJĘTOŚĆ GAZU SĄ WIELKOŚCIAMI ODWROTNIE PROPORCJONALNYMI, CO OZNACZA, ŻE ICH ILOCZYN JEST STAŁY, A WZROST LUB SPADEK CIŚNIENIA POWODUJE WZROST LUB SPADEK OBJĘTOŚCI (I ODWROTNIE). Prawo to, zaliczane to tzw. praw gazowych, sformułowali niezależnie od siebie w 1662 r. Robert Boyle (angielski fizyk, chemik i filozof) oraz Edme Mariotte (fizyk francuski). Prawo Boyle'a opisuje zachowanie się gazu doskonałego, w rzeczywistości istnieją odstępstwa od niego (najściślej jest spełnione przy wysokiej temperaturze i niskim ciśnieniu gazu). Prawo to można przedstawić na wykresie, gdzie oś x to oś przedstawiająca ciśnienie, a oś y objętość gazu. Krzywa jest hiperbolą. CHARLES'A I GAY-LUSSAC'A prawo PRZY STAŁEJ MASIE GAZU I POD STAŁYM CIŚNIENIEM OBJĘTOŚĆ GAZU I JEGO TEMPERATURA SĄ WIELKOŚCIAMI WPROST PROPORCJONALNYMI, CO OZNACZA, ŻE ICH STOSUNEK JEST WIELKOŚCIĄ STAŁĄ, A WZROST LUB SPADEK JEDNEJ SPOŚRÓD NICH POWODUJE WZROST LUB SPADEK DRUGIEJ. Prawo to zaliczamy to tzw. praw gazowych. Opisuje zachowanie się gazu doskonałego, w rzeczywistości istnieją, bowiem odstępstwa od tej zasady. le CHATELIER'A prawo - zobacz PRZEKORY reguła CIŚNIEŃ CZĄSTKOWYCH (DALTON'A) prawo CIŚNIENIE, JAKIE WYWIERA MIESZANINA GAZÓW JEST RÓWNE SUMIE CIŚNIEŃ WYWIERANYCH PRZEZ POSZCZEGÓLNE SKŁADNIKI TEJ MIESZANINY (PRZY CZYM PRZEZ CIŚNIENIE WYWIERANE PRZEZ SKŁADNIK MIESZANINY ROZUMIE SIĘ CIŚNIENIE, JAKIE SKŁADNIK TEN WYWIERAŁBY GDYBY SAM ZNAJDOWAŁ SIE W TEJ SAMEJ OBJĘTOŚCI I W TYCH SAMYCH WARUNKACH). Prawo to sformułował w roku 1801 fizyk, chemik i przyrodnik angielski John Dalton. Dotyczy ono zachowania się gazu doskonałego, ale w większości przypadków jest dość ściśle zachowywane. Ciśnienia cząstkowe wywierane przez niereagujące ze sobą gazowe składniki mieszaniny to tzw. ciśnienia parcjalne. DALTON'A prawo - zobacz CIŚNIEŃ CZĄSTKOWYCH prawo DZIAŁANIA MAS (RÓWNOWAGI CHEMICZNEJ) prawo DLA ODWRACALNYCH REAKCJI CHEMICZNYCH, ZNAJDUJĄCYCH SIĘ W STANIE RÓWNOWAGI PRAWDZIWE JEST RÓWNANIE: [C]c · [D]d K = ------------[A]a · [B]b GDZIE: K - STAŁA RÓWNOWAGI (ZALEŻNA TYLKO OD TEMPERATURY) [A] - STĘŻENIE REAGENTA A (SUBSTRATU) [B] - STĘŻENIE REAGENTA B (SUBSTRATU) [C] - STĘŻENIE REAGENTA C (PRODUKTU) [D] - STĘŻENIE REAGENTA D (PRODUKTU) a - WSPÓŁCZYNNIK STECHIOMETRYCZNY PRZY REAGENCIE A b - WSPÓŁCZYNNIK STECHIOMETRYCZNY PRZY REAGENCIE B c - WSPÓŁCZYNNIK STECHIOMETRYCZNY PRZY REAGENCIE C

d - WSPÓŁCZYNNIK STECHIOMETRYCZNY PRZY REAGENCIE D Przez stan równowagi, w jakim znajdować się musi układ, by równanie było prawdziwe rozumiemy taki odcinek czasu, w którym szybkość reakcji aA + bB cC + dD jest równa szybkości reakcji cC + dD aA + bB. Na podstawie równania obrazującego to prawo widzimy, że stosunek iloczynów produktów i substratów jest stały (bo K jest stałą). Jeśli więc zmienimy stężenie produktu lub substratu odpowiednio zmieni się stężenie substratu lub produktu. Warto zaznaczyć, że im większa jest wartość stałej K, tym produkty reakcji tworzą się szybciej (efektywniej). I FARADAY'A prawo MASA SUBSTANCJI, JAKA PODCZAS ELEKTROLIZY WYDZIELI SIĘ NA KATODZIE LUB ANODZIE JEST WPROST PROPORCJONALNA DO WIELKOŚCI ŁADUNKU ELEKTRYCZNEGO, JAKI ZOSTAŁ PRZEPUSZCZONY PRZEZ ELEKTROLIZER. Prawo to sformułował w 1832 roku angielski fizyk i chemik Michał Faraday. II FARADAY'A prawo MASY SUBSTANCJI WYDZIELONYCH PRZY TYM SAMYM ŁADUNKU SĄ WPROST PROPORCJONALNE DO MAS RÓWNOWAŻNIKOWYCH TYCH SUBSTANCJI, CZYLI MAS, JAKIE WYDZIELIŁYBY SIĘ GDYBY ŁADUNEK BYŁ RÓWNY 96500 C (1 faradaj). Prawo to sformułował w 1832 roku angielski fizyk i chemik Michał Faraday. GRAHAM'A prawo STOSUNEK SZYBKOŚCI DYFUZJI GAZU 1, DO SZYBKOŚCI DYFUZJI GAZU 2, JEST RÓWNY STOSUNKOWI MASY CZĄSTECZKOWEJ GAZU 2 POD PIERWIASTKIEM, DO MASY CZĄSTECZKOWEJ GAZU 1 POD PIERWIASTKIEM: R1 pierwiastek z M2 --- = ----------------R2 pierwiastek z M1 GDZIE: R - SZYBKOŚĆ REAKCJI M - MASA CZĄSTECZKOWA 1,2 - GAZY 1,2 Prawo to sformułował w 1829 roku chemik angielski Thomas Graham. Na podstawie tego prawa mażemy udowodnić, że gazy lżejsze dyfundują szybciej od gazów ciężkich (spróbuj wykonać takie zadanie!). HELOWCA reguła ATOMY TWORZĄC WIĄZANIA CHEMICZNE REAGUJĄ TAK, ABY UZYSKAĆ KONFIGURACJĘ WALENCYJNĄ ATOMU HELOWCA ZNAJDUJĄCEGO SIĘ NAJBLIŻEJ (TJ. TAK BY OTOCZYĆ SIĘ OŚMIOMA LUB DWOMA ELEKTRONAMI WALENCYJNYMI). Reguła ta jest podstawą tzw. teorii Lewisa i Kossela. Sformułowali ją niezależnie od siebie w roku 1915 dwaj fizykochemicy: Amerykanin Gilbert Lewis i Niemiec Walter Kossel. Reguła ta wyjaśnia m.in. bierność helowców. HENRY'EGO prawo W STAŁEJ TEMPERATURZE ROZPUSZCZALNOŚĆ GAZU W CIECZY JEST WPROST PROPORCJONALNA DO CIŚNIENIA PARCJALNEGO TEGO GAZU ZNAJDUJĄCEGO SIĘ NAD CIECZĄ. Prawo to sformułował w 1803 roku angielski chemik W. Henry. Wyrażamy je wzorem: p K = --x gdzie: K - stała Henry'ego (zmienia się w zależności od temperatury, jednak

nieznacznie; dla tlenu rozpuszczonego w wodzie w temperaturze 20 st. C wynosi 2.95x10^5 Pa); p - ciśnienie parcjalne gazu "nad cieczą" (w Pascalach); x - ułamek molowy gazu w roztworze. Najłatwiej zrozumieć to prawo przypominając sobie, jak zachowuje się CO2 rozpuszczony w Coca-coli po otwarciu butelki. Nad Coca-colą znajduje się zawsze pewna ilość mieszaniny gazów, znajduje się wśród nich również CO2. Im więcej go tam będzie, czyli im większe będzie wywierać ciśnienie, tym więcej CO2 będzie można rozpuścić w napoju. Po otwarciu butelki ciśnienie gazu "nad cieczą" maleje, maleje więc rozpuszczalność CO2 w Coca-coli, dlatego jego nadmiar "ucieka" z roztworu. HESS'A prawo CIEPŁO REAKCJI JEST TAKIE SAMO I NIE ZALEŻY ONO OD TEGO, CZY REAKCJA ZACHODZI W JEDNYM, CZY KILKU NASTĘPUJĄCYCH PO SOBIE ETAPACH, KTÓRYCH SUMA JEST TĄ REAKCJĄ. Prawo to sformułował w 1840 roku Germain Hess. Wynika z niego, że ciepło reakcji zależy tylko od początkowego i końcowego stanu reagującego układu. HUND'A reguła ELEKTRONY ZAPEŁNIAJĄ ORBITALE TAK, BY MOŻLIWIE NAJMNIEJ Z NICH BYŁO SPAROWANYCH, CZYLI BY SPIN MAGNETYCZNY BYŁ MOŻLIWIE NAJWIĘKSZY (TAKA KONFIGURACJA JEST NAJKORZYSTNIEJSZA ENERGETYCZNIE). Regułę Hunda najłatwiej wyjaśnić (i zrozumieć) na przykładzie, za który posłuży nam konfiguracja elektronowa atomu tlenu: 1s2 2s2 3p4 Wynika z niej, że w powłoce drugiej znajduje się 6 elektronów, z czego 4 zajmują podpowłokę p. Wygląda to tak: rys Elektrony lokują się kolejno na orbitalach. Trzy pierwsze zajmują trzy wolne orbitale, dopiero czwarty, dla którego 'nie ma już miejsca' dołącza się do pierwszego elektronu. Dzięki takiemu ustawieniu spin magnetyczny jest maksymalnie wysoki, tylko dwa elektrony są, bowiem sparowane. LE CHATELIER'A prawo - zobacz PRZEKORY reguła MARKOWNIKOWA reguła W ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ CHLOROWCOWODORU DO ALKENU, ATOM CHLORU PRZYŁĄCZA SIĘ DO TEGO ATOMU WĘGLA Z WIĄZANIA PODWÓJNEGO, KTÓRY MA WYŻSZĄ RZĘDOWOŚĆ, CZYLI MNIEJ WIĄZAŃ WĘGIEL-WODÓR. Regułę tą opracował chemik rosyjski Władimir Markownikow (1838-1904), profesor uniwertytetów w Kazaniu, Odessie i Moskwie. OKRESOWOŚCI prawo JEŚLI PIERWIASTKI USZEREGOWAĆ WEDŁUG WZRASTAJĄCEJ LICZBY ATOMOWEJ, CZYLI TAK JAK MA TO MIEJSCE W UKŁADZIE OKRESOWYM, TO ICH WŁAŚCIWOŚCI ZMIENIAJĄ SIĘ W SPOSÓB OKRESOWY. Prawo to odkryli w 1869 roku niezależnie od siebie: rosyjski chemik Dymitr Mendelejew i niemiecki chemik Lothar Meyer. Na podstawie tego prawa można stwierdzić, że podobne właściwości mają te pierwiastki, które znajdują się w jednej grupie (np. wszystkie litowce są bardzo aktywne chemicznie, a chromowce trudno topliwe), podczas gdy właściwości pierwiastków w okresie zmieniają się stopniowo. PAULI'EGO zakaz NA JEDNYM ORBITALU NIE MOGĄ ZNAJDOWAĆ SIĘ DWA ELEKTRONY O TAKIM SAMYM SPINIE. Prawo to (które przedstawiono powyżej w formie uproszczonej) sformułował szwajcarski fizyk teoretyk, laureat Nagrody Nobla z 1945 roku, Wolfgang Pauli. PROUST'A prawo - zobacz STAŁOŚCI SKŁADU prawo

PRZEKORY (LE CHATELIER'A) reguła JEŻELI NA BĘDĄCY W STANIE RÓWNOWAGI UKŁAD PODZIAŁA JAKIŚ ZEWNĘTRZNY BODZIEC TO UKŁAD ZACHOWA SIĘ TAK, ABY DZIAŁANIE TEGO BODŹCA MOŻLIWIE ZMNIEJSZYĆ. Regułę tę sformułował w 1884 roku francuski fizykochemik Louis le Chatelier. PRZESUNIĘĆ (SODDY'EGO I FAJANSA) prawo W WYNIKU PRZEMIANY alfa, ATOM PIERWIASTKA PROMIENIOTWÓRCZEGO PRZECHODZI W ATOM PIERWIASTKA O LICZBIE ATOMOWEJ MNIEJSZEJ O 2 I LICZBIE MASOWEJ MNIEJSZEJ O 4. W WYNIKU PRZEMIANY beta NATOMIAST, ATOM PRZECHODZI W ATOM PIERWIASTKA O LICZBIE ATOMOWEJ WIĘKSZEJ O 1, LECZ TEJ SAMEJ MASIE ATOMOWEJ. Prawo to sformułowali niezależnie od siebie w 1903 roku Frederick Soddy (chemik angielski, laureat Nagrody Nobla z 1921 roku) oraz Kazimierz Fajans (fizykochemik amerykański, pochodzenia polskiego). RAOULT'A prawo CIŚNIENIE, JAKIE WYWIERA PARA ROZPUSZCZALNIKA ZNAJDUJĄCA SIĘ NAD ROZTWOREM JEST WPROST PROPORCJONALNE DO UŁAMKA MOLOWEGO ROZPUSZCZALNIKA. Prawo to sformułował francuski chemik Francois Raoult. Prawo Raoulta można zapisać równaniem: p = p0 · x, gdzie: p - prężność pary nasyconej rozpuszczalnika; p0 - prężność pary nasyconej czystego rozpuszczalnika; x-ułamek molowy rozpuszczalnika. Prawo to wyjaśnia dlaczego po dodaniu substancji do roztworu podwyższa się temperatura wrzenia mieszaniny (efekt ebulioskopowy), a temperatura krzepnięcia maleje (efekt krioskopowy). Widać to zarówno z równania obrazującego prawo, jak i z samej definicji. Jeżeli dodajemy do rozpuszczalnika substancję powodujemy, że maleje ułamek molowy rozpuszczalnika (x), maleje również ciśnienie par rozpuszczalnika (p). W sytuacji takiej następuje podwyższenie temperatury wrzenia (czyli takiej temperatury, w której ciśnienie pary rozpuszczalnika jest równe ciśnieniu zewnętrznemu). ROZCIEŃCZEŃ OSTWALDA prawo STOPIEŃ DYSOCJACJI (alfa) STAŁEGO ELEKTROLITU ZALEŻY OD STĘŻENIA ELEKTROLITU c (JEST TYM WIĘKSZY, IM STĘŻENIE JEST MNIEJSZE) ORAZ OD STAŁEJ DYSOCJACJI K (IM WIĘKSZE K TYM WIĘKSZE alfa). Prawo to sformułował niemiecki chemik i filozof, laureat Nagrody Nobla z 1909 roku, Wilhelm Ostwald. Prawo zapisujemy wzorem: alfa2 · c K = --------1 - alfa Równanie to można uprościć do: alfa = pierwiastek z k/c wtedy, gdy stosunek c/k > 400, tj. alfa < 0,05. ROZPUSZCZALNOŚCI reguła NAJLEPIEJ ROZPUSZCZAJĄ SIĘ WZAJEMNIE TE ZWIĄZKI, KTÓRE MAJĄ PODOBNĄ BUDOWĘ (PODOBNE ROZPUSZCZA SIĘ W PODOBNYM). RÓWNOWAGI CHEMICZNEJ prawo - zobacz DZIAŁANIA MAS prawo SODDY'EGO I FAJANSA prawo - zobacz PRZESUNIĘĆ prawo STAŁOŚCI SKŁADU (PROUST'A) prawo STOSUNEK MAS PIERWIASTKÓW, JAKIE WCHODZĄ W SKŁAD ZWIĄZKU CHEMICZNEGO JEST WARTOŚCIĄ STAŁĄ NIEZALEŻNĄ OD WARUNKÓW POWSTANIA TEGO ZWIĄZKU ANI INNYCH

CZYNNIKÓW. Prawo stałości składu jest jednym z podstawowych praw chemicznych odkrytych na przełomie XVIII i XIX w. Sformułował je chemik francuski Louis Proust w 1799r. STOSUNKÓW OBJĘTOŚCIOWYCH prawo ZARÓWNO STOSUNEK OBJĘTOŚCIOWY GAZÓW TWORZĄCYCH ZWIĄZEK CHEMICZNY, JAK I STOSUNEK OBJĘTOŚCIOWY GAZOWYCH PRODUKTÓW REAKCJI DO GAZOWYCH SUBSTRATÓW, WYRAŻA SIĘ NIEWIELKIMI LICZBAMI NATURALNYMI. Prawo stosunków objętościowych jest jednym z podstawowych praw chemicznych odkrytych na przełomie XVIII i XIX w. STOSUNKÓW WIELOKROTNYCH prawo W PRZYPADKU, KIEDY DWA PIERWIASTKI TWORZĄ MIĘDZY SOBĄ WIĘCEJ NIŻ JEDEN ZWIĄZEK CHEMICZNY TO ILOŚCI WAGOWE JEDNEGO Z PIERWIASTKÓW W TYCH KILKU ZWIĄZKACH PRZYPADAJĄCE NA JEDNOSTKĘ WAGOWĄ DRUGIEGO PIERWIASTKA MAJĄ SIĘ DO SIEBIE JAK NIEWIELKIE LICZBY CAŁKOWITE. Prawo stosunków wielokrotnych jest jednym z podstawowych praw chemicznych odkrytych na przełomie XVIII i XIX w. VAN'T HOFFA reguła JEŻELI TEMPERATURĘ MIESZANINY REAKCYJNEJ ZWIĘKSZYMY O 10o C TO PRĘDKOŚĆ REAKCJI W TEJ MIESZANINIE ZACHODZĄCEJ ZWIĘKSZY SIĘ DWUKROTNIE. ZACHOWANIA MASY (właściwiej: MATERII) prawo W KAŻDEJ REAKCJI CHEMICZNEJ ŁĄCZNA MASA SUBSTRATÓW JEST RÓWNA MASIE PRODUKTÓW TEJ REAKCJI (CHYBA, ŻE W UKŁADZIE ZACHODZI REAKCJA JĄDROWA). Prawo zachowania masy (materii) jest jednym z podstawowych praw chemicznych odkrytych na przełomie XVIII i XIX w. Sformułował je Antoine Lavoisier, chemik i przyrodnik francuski, uważany za ojca chemii nowoczesnej.