قوانين رياضيات الأطفال: الوصف والأمثلة والتمارين
تصف قوانين قياس العناصر المتفاعلة تركيبة المواد المختلفة ، بناءً على العلاقات (في الكتلة) بين كل الأنواع التي تتدخل في التفاعل.
تتشكل كل المادة الموجودة عن طريق الجمع ، بنسب مختلفة ، بين العناصر الكيميائية المختلفة التي تشكل الجدول الدوري. تخضع هذه النقابات لقوانين معيّنة تُعرف باسم "قوانين القياس الكيميائي" أو "قوانين الوزن في الكيمياء".
هذه المبادئ هي جزء أساسي من الكيمياء الكمية ، كونها ضرورية لموازنة المعادلات والعمليات الهامة مثل تحديد الكواشف اللازمة لإنتاج تفاعل محدد أو حساب مقدار تلك الكواشف اللازمة للحصول على الكمية المتوقعة من المنتجات. .
وهي معروفة على نطاق واسع في المجال الكيميائي للعلوم "القوانين الأربعة": قانون حفظ الكتلة ، قانون النسب المحددة ، قانون النسب المتعددة وقانون النسب المتبادلة.
القوانين 4 من رياضيات الكيمياء
عندما تريد تحديد طريقة دمج عنصرين من خلال تفاعل كيميائي ، يجب مراعاة القوانين الأربعة الموضحة أدناه.
قانون حفظ الكتلة (أو "قانون حفظ المادة")
لأنه يقوم على مبدأ أنه لا يمكن إنشاء أو تدمير الأمر ، أي أنه لا يمكن تحويله إلا.
هذا يعني أنه بالنسبة لنظام الأديابيك (في حالة عدم وجود كتلة أو نقل طاقة من أو إلى المناطق المحيطة) ، يجب أن تظل كمية المادة الحالية ثابتة مع مرور الوقت.
على سبيل المثال ، في تكوين الماء من الأكسجين الغازي والهيدروجين ، لوحظ أن هناك نفس الكمية من الشامات لكل عنصر قبل وبعد التفاعل ، بحيث يتم الحفاظ على الكمية الإجمالية للمادة.
2H 2 (g) + O 2 (g) → 2H 2 O (l)
ممارسة:
P.- إثبات أن رد الفعل السابق يتوافق مع قانون الحفاظ على الكتلة.
R.- أولاً ، لدينا الكتلات المولية للمتفاعلات: H 2 = 2 جم ، O 2 = 32 جم و H 2 O = 18 جم.
ثم ، أضف كتلة كل عنصر على كل جانب من رد الفعل (متوازن) ، مما يؤدي إلى: 2H 2 + O 2 = (4 + 32) g = 36 جم على جانب المواد المتفاعلة و 2 H 2 O = 36 جم على جانب المنتجات. وقد أظهر هذا أن المعادلة تمتثل للقانون المذكور أعلاه.
قانون النسب المحددة (أو "قانون النسب الثابتة")
يعتمد ذلك على حقيقة أن كل مادة كيميائية تتشكل من مزيج من العناصر المكونة لها في علاقات كتلة محددة أو ثابتة ، والتي هي فريدة من نوعها لكل مركب.
يتم إعطاء مثال الماء ، الذي يكون تكوينه النقي دائمًا 1 مول من O 2 (32 جم) و 2 مول من H 2 (4 جم). إذا تم تطبيق أعلى مقسوم مشترك ، يتفاعل جزيء واحد من H 2 مع كل 8 مول من O 2 أو ، وهو نفسه ، يتحد في نسبة 1: 8.
ممارسة:
س: لديك مول واحد من حمض الهيدروكلوريك (HCl) وتريد أن تعرف النسبة المئوية لكل مكون من مكوناته.
من المعروف أن نسبة الارتباط لهذه العناصر في هذا النوع هي 1: 1. وتبلغ الكتلة المولية للمجمع حوالي 36.45 جم. بنفس الطريقة ، من المعروف أن الكتلة المولية للكلور تبلغ 35.45 جم وأن الهيدروجين هو 1 جم.
لحساب النسبة المئوية لتكوين كل عنصر ، قسّم الكتلة المولية للعنصر (مضروبة في عدد الشامات في مول واحد من المركب) بين كتلة المركب واضرب هذه النتيجة بمائة.
وبالتالي:٪ H = [(1 × 1) g / 36.45g] × 100 = 2.74٪
و٪ Cl = [(1 × 35.45) جم / 36.45 جم] × 100 = 97.26٪
يستنتج من هذا أنه بغض النظر عن مصدر حمض الهيدروكلوريك ، في حالته النقية ، سيتكون دائمًا من الهيدروجين بنسبة 2.74٪ و 97.26٪ من الكلور.
قانون أبعاد متعددة
وفقًا لهذا القانون ، إذا كان هناك مزيج بين عنصرين لتوليد أكثر من مركب ، فإن كتلة أحد العناصر تنضم إلى كتلة ثابتة من الآخر ، مع الاحتفاظ بعلاقة تتجلى من خلال أعداد صحيحة صغيرة.
يتم إعطاء ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون كأمثلة ، وهما مادتان مكونتان من نفس العناصر ، ولكن في ثاني أكسيد يرتبطان بـ O / C = 2: 1 (لكل ذرة C هناك اثنين من O) وفي أحادي أكسيد نسبته 1: 1.
ممارسة:
س: هناك خمسة أكاسيد مختلفة يمكن أن تنشأ بشكل ثابت عن طريق الجمع بين الأكسجين والنيتروجين (N 2 O ، NO ، N 2 O 3 ، N 2 O 4 و N 2 O 5 ).
R.- يلاحظ أن الأكسجين في كل مركب يتزايد ، وأنه مع نسبة ثابتة من النيتروجين (28 جم) ، هناك نسبة 16 ، 32 (16 × 2) ، 48 (16 × 3) ، 64 ( 16 × 4) و 80 (16 × 5) غرام من الأكسجين على التوالي ؛ وهذا هو ، هناك نسبة بسيطة من 1 و 2 و 3 و 4 و 5 أجزاء.
قانون النسب المتبادلة (أو "قانون النسب المماثلة")
يعتمد على العلاقة بين النسب التي يتم فيها دمج عنصر في مركبات مختلفة بعناصر مختلفة.
بمعنى آخر ، إذا كان النوع A ينضم إلى النوع B ، ولكن A يجمع أيضًا مع C ؛ من الضروري أنه إذا تم ربط العنصرين B و C ، فإن نسبة الكتلة لهذه العناصر تقابل كل كتلة عند ضمها بشكل خاص مع كتلة ثابتة للعنصر A.
ممارسة:
Q. - إذا كان لديك 12 جم من C و 64 g من S لتكوين CS 2 ، لديك أيضًا 12g من C و 32g من O لتكوين CO 2 وأخيراً 10g من S و 10g من O لإنتاج SO 2 . كيف يمكن توضيح مبدأ النسب المعادلة؟
R.- نسبة كتل الكبريت والأكسجين مجتمعة مع كتلة محددة من الكربون تساوي 64:32 ، أي 2: 1. بعد ذلك ، تكون نسبة الكبريت والأكسجين هي 10:10 عند الانضمام مباشرة أو ، وهو نفس الشيء ، 1: 1. وبالتالي فإن العلاقات هما مضاعفات بسيطة من كل مسطرة.
