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发布时间：2023-09-21 09:43
化学是分析、测试和研究不同原子、电子、元素、分子和许多其他粒子之间的相互作用和反应的科学分支。化学反应每天都在我们身边发生，因为化学相互作用和反应并不是随机发生的，而是受许多化学定律的支配，这些定律是科学家多年前为人类文明所发现的。在本文中，我们将介绍 9 条主要的化学定律，以及它们是如何发挥作用的... 让我们开始吧!
化学定律有很多，并随着每一次新的发现而变化和发展。这些定律与我们所知道的所有其他定律共同作用，制约着其他现象和反应。无论是生物定律、数学定律还是物理定律，它们都被视为 "自然法则"。
在化学中，有三个定律被认为是 "化学基本定律"，它们是
a.质量守恒定律
b.恒定比例定律
c.多比例定律
在化学学习过程中，您可能与这些定律有过密切的接触，但不一定知道它们的真正名称。在此，我们将对它们逐一进行详细讨论。
1.质量守恒定律
质量守恒定律可追溯到 1789 年安托万-洛朗-德-拉瓦锡的发现，他指出"质量在化学反应中既不产生也不消灭"。换句话说，即使对于一个封闭的系统，化学反应的反应物和生成物的总质量在整个反应过程中和反应的任何时候都保持不变。
这一结论已被计算和实验所证明，因为几乎所有天然存在的元素在地球表面普遍存在的条件下都非常稳定。这为现代化学奠定了基础。这一定律是公认的现代原子理论的基石之一，与质量守恒定律和定比例定律并列。这些定律共同强化了道尔顿的假设和概念，即物质是由物质的组成元素(即原子)的各种不可分割的组合构成的。
2.稳定关系定律
该定律又称恒定比例定律或普鲁斯特定律，由法国化学家路易-普鲁斯特根据他在硫化物、金属氧化物和硫酸盐方面的研究成果于 1779 年首次发表。不过，化学家安托万-拉瓦锡(Antoine Lavoisier)和约瑟夫-普里斯特利(Joseph Priestley)最早提到了这一定律。
根据该定律"构成特定化合物的单个元素无论其来源如何，都以固定的比例(按质量计)存在"。
为了更好地理解，一个纯水分子总是由两个氢原子和一个氧原子组成，比例是众所周知的 2:1。一克纯水(如果你对数字感兴趣的话)含有约 0.11 克氢原子和 0.88 克氧原子。另一个遵循这一定律的化合物的著名例子是甲烷。一个甲烷分子需要四个氢原子和一个碳原子。
这一定律的例外情况是非化学计量化合物，即不同样品中元素的比例各不相同。众所周知，含有不同同位素组成元素的样品和天然聚合物也会违背这一定律。二氧化氮分子(NO2)的氮氧原子数比为 1:2，质量比为 14:32(或 7:16)。因此，它不符合标准比例定律。
这一定律最初并未受到科学界的欢迎，反而遭到了强烈反对。直到道尔顿提出原子理论，这一定律才被采纳。瑞典化学家雅各布-贝采里乌斯于 1811 年建立了理论与定律之间的联系，这一定律才被采纳。
3.多重关系定律
1804 年，英国气象学家约翰-道尔顿提出了所谓的道尔顿定律，沿用了英国气象学家约翰-道尔顿将元素组合成化合物的思想。根据这一定律"当元素结合成化合物时，原始元素的比例可以用小整数的比率来表示"。例如，碳和氧反应生成一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)，CO 与氧的比例为 1:1，CO2 与碳的比例为 1:2，两者都是简单整数。
4.化学公式
一个人的化学素养体现在他能够形成和使用简单的通用语言，轻松地表达和表示化合物、分子甚至单个元素。它们都是通过几个字母和数字来表达一系列反应和相互作用的。
这种通用语言被称为化学式。其定义如下"用化学符号和数字字符表示一个单位化合物组成的表达式"。请不要混淆 "化学式 "和 "结构式 "的定义和使用。"结构式 "是一种二维图形，显示组成分子或化合物的原子的空间关系。
化学式完全取决于化合物中连续原子的数量及其比例，用数字表示。这些化学式可以很简单，如 H(指氢)，也可以很复杂，如 CH3CH2OH(指乙醇)。
有一个特殊的化学分支专门用于学习和理解(但不是死记硬背)有机化合物以及它们之间的所有相互作用和关系。有机化学要求真正热爱化学的学生理解和记忆所有化合物的定律和命名法。这个分支受许多 "普通 "化学定律的支配，但也受其他特殊定律的支配，以适应该分支的特殊性。
除了学习基础知识外，有机化学还可以很好地归入 "黄金法则 "的范畴。堆肥、有机燃料、酒精、尿素和丙酮都是我们日常生活中常见的有机化合物。
1.阿伏加德罗定律
如果您只在入门课程中学习过化学，那么您可能已经接触过阿伏加德罗定律。这一著名定律指出"在相同的温度和压力下，相同体积的气体含有相同数量的分子"。
这一经验定律于 1811 年提出，以都灵大学物理学教授阿梅代奥-阿伏伽德罗的名字命名。然而，他的定律直到 1958 年才被科学界接受，当时意大利化学家斯坦尼斯劳-坎尼扎罗(Stanislao Cannizzaro)提出的化学逻辑体系完全基于这一定律。
阿米迪奥提出，在相同的温度和压力下，理想气体在相同的体积内具有相同数量的分子!这个特殊的分子数在科学上被称为阿伏加德罗数，等于 6.02214076 x 1023 个分子。
其数学表示如下
V α n 或
V/n = κ
其中
V：气体的体积
n：气体物质的数量(以摩尔为单位)
k：给定温度和压力下的常数
在两种条件下，相同化合物和物质之间的比值表示为：V1/n1=V2/n2。
这个等式给出了气体的摩尔数与体积的比值，其中气体的摩尔数与体积成正比。
2.波义耳定律
"在恒温条件下，一定量气体的压强与其所占体积成反比变化"。波义耳定律是另一个描述和处理气体压缩和膨胀的经验关系。它由物理学家罗伯特-波义耳于 1662 年提出，其数学公式如下。
p α 1/V 或
pV = K
其中
P：气体施加的压力
V：气体占据的体积
K：比例常数
如果将气体置于容器中，并在容器内或通过容器做功，则可利用以下关系确定压力值：
p1V1 = p2V2。
这一定律在许多应用中都有实际应用，本篇有趣的文章将讨论其中的一些应用： 波义耳定律的 3 个最重要应用"。
3.查尔斯定律
科学家雅克-查尔斯在 1780 年代未发表的著作中提出了这一定律，也被称为 "体积定律"。该定律指出"如果压力保持不变，恒量气体所占的体积与其绝对温度成正比"。坦率地说，这一定律描述了气体在加热时如何有利于膨胀。
数学公式如下
V a T，或
VT = K。
如果进行比较，我们可以使用以下公式：
V1/T1 = V2/T2。
从这些等式中我们可以得出结论：温度和体积之间存在反比关系。
4.盖-吕萨克定律
该定律由法国化学家约瑟夫-盖-吕萨克(Joseph Gay-Lussac)于 1808 年提出，是气体定律的另一个重要基石。它指出"假定质量和体积不变，完全气体的压力和温度成正比"。
该定律的数学表达式如下
P a T，或
P/T = K。
请注意，T 是气体的绝对温度，而不是任何随机温度。
盖-吕萨克效应在我们的日常生活中随处可见。例如，在冬天观察汽车轮胎气压是否下降，或者观察家中的丙烷罐。轮胎和丙烷罐会随着环境温度的变化而显示出较高或较低的压力。
5.完美气体定律
这也被称为 "一般气体方程"。尽管该定律有一些局限性，但它是许多不同条件下气体行为的良好近似值。
该定律由 Benoît Paul Émile Clapeyron 于 1834 年提出，是前面提到的所有定律，即阿伏加德罗定律、波义耳定律、查尔斯定律和盖-吕萨克定律的结合。
该定律指出"对于给定质量和恒定体积的完全气体，施加在其容器两侧的压力与其绝对温度成正比。
数学表达如下
pV = nRT、
其中
n：气体分子数
R：完全气体常数。
在开始计算之前，请确保所使用的温度 (T) 单位为开尔文。R = 8,3145 J.K-1.mol-1，或 m3⋅Pa⋅K-1⋅mol-1。一般来说，这种关系的简单性促使我们将气体视为理想气体，除非有相反的充分理由。
化学，尤其是有机化学，是一门不断发展的科学，它是控制我们生活中一切事物的许多基本规律和原则的基础。其他化学定律，如法拉第定律、格雷厄姆定律和亨利定律等，都是基本的定律，而且完全吻合。
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