化学の基本法則は、化学科学で広く適用または使用されている法則です。化学は、化学特性、元素、分子、および私たちの生活の他の多くのことを研究する科学の一分野です。化学は範囲が広いため、少しでも化学を学ぶことをためらう傾向があります。私たちは、私たちの世界の基本的な理解を持つことが重要であると信じています。それは、化学科学の基本的な法則を理解することによって、好むと好まざるとにかかわらず、日常の活動に適用する場合にのみ実際に広く有益になると信じています。この記事を読めば、一日中ゲームをした後、なぜあなたのコンピューターが熱くなるのか、あなたの妹に説明できるはずです.
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1.ラヴォアジエの法則
ラボアジエの法則は、化学の基本法則の 1 つです。ご想像のとおり、アントワーヌ ローラン ド ラヴォアジエまたはラヴォアジエは、この法則を発見し、理論化した人物です。基本的に、この法則は、閉鎖系では化合物の反応前後の質量が同じであることを示しています。そのため、この理論を質量保存の理論または法則とも呼んでいます。
数式
Lavoisier の法則の明確な公式は存在しません。しかし、最も単純な意味では、次のような式を使用して説明できます:
<ブロック引用>分1 =m2;
どこで m1 反応前の質量と m2 の合計を表します 反応後の質量の合計を表します。 m1 を覚えておいてください または m2 必ずしも 1 つの化合物を反映するわけではなく、反応における 2 つ以上の化合物の質量の合計を反映することもあります。
適用例
ラボアジエの法則を使用して、反応後に閉じた系の質量の合計が変化しない理由を説明できます。
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2.ダルトンの倍数比例の法則
ジョン・ダルトンは英国の化学者で、化学について多くのことを発見しました。それらの 1 つは、化学量論で非常に役立つ複数の比率の法則です。彼はそれを「化学哲学の新体系」(1808) の第 1 巻の最初の部分で発表しました。この法則は単純な化合物ではうまく機能しますが、より大きな化合物では気づきにくくなり、非化学量論的化合物では適用できず、ポリマーやオリゴマーでもうまく機能しません.
ダルトンの倍数比率の法則は、次のように述べています。複数の化合物を形成できる 2 つの元素がある場合、最初の元素の固定質量と組み合わされた 2 番目の元素の質量の比率は、小さい整数の比率になります。
数式
ダルトンの倍数比例の法則を反映する明確な公式はありません。
適用例
この法則を実証するために、炭素と酸素の分子があるとしましょう。それを使って酸化物を作ります。炭素と酸素がそれぞれCOとCO2を形成できることがわかっています。それらの質量を計算した後、科学者は、最初の CO と CO2 の間の酸素の質量の比率が 1:2 であることを発見しました。これはまた、CO の化合物に 800 グラムの酸素があると計算できることを意味し、CO2 の場合、少なくとも 1600 グラムが含まれることになります。
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3.ダルトンの分圧の法則
ダルトンによって確立された化学のもう 1 つの基本的な法則は、ダルトンの分圧の法則です。簡単に言えば、この法則は、システムの混合物中のガスの分圧の合計が、ガスの混合物によって加えられる全圧に等しいと述べています。ガス状化合物は容器内で拡散し、それが入っている空間を満たします。それらは独自の種類のガスとのみ相互作用するため、異なるガス状化合物間の反応はありません.
理想気体システムでは、システム内の圧力は容器との衝突に依存します。ガス化合物は、別のガスの圧力に影響を与えることなく、それが入っている容器を満たすために膨張します。ただし、特定のガスの圧力は、そのガスのモル数、システムの体積と温度に基づいています。したがって、ガスの圧力は、システム内のガスの分子数、体積、および温度に依存します。ガス化合物の混合ガスは 1 つの容器に入っているため、異なるガスの体積 (V) と温度 (T) も同じです。各ガスは、システム内のガスの混合物の全圧を見つけるために追加できる独自の圧力も加えます。
数式
ダルトンの分圧式の法則は次のようになります:
<ブロック引用>P合計 =P1 + P2 + P3 ….
その圧力関係により、以下の式に導くこともできます (一部の人にとっては、おそらくこちらの方がなじみ深いでしょう)。
<ブロック引用>P合計 V=n合計 RT
この方程式を使用して、システム内のモルの総数を見つけることができます。これは、グラムをモルに変換し、ダルトンの法則を使用して圧力を見つけることで実行できます。
適用例
分圧の法則の適用は、気体と水の閉鎖系内の圧力を計算しようとするときに見ることができます.
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4.プルーストの一定比例の法則
プルーストの定比例の法則は、定比例の法則とも呼ばれます。この法則は、ダルトンの倍数比例の法則と同様に、ラボアジエの質量保存の法則に根ざしています。ただし、もちろん同じではありません。フランス出身の化学者であるジョセフ・プルーストは、この法律で次のように述べています。
「化合物には、常に同じ質量比率で結合した同じ元素が含まれます。」
数式
この法則には明確な公式はありません。しかし、単純に元素とその質量の比較式として説明することができます。たとえば、Xn1 Yn2 ここで、X と Y は化合物の名前要素を表し、n は式内のその要素の数を表します。 (化合物内の各要素の) n の数が大きくなると、質量の合計も大きくなります。
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5.ゲイ・リュサックの法則
ガス圧と温度の関係に関するゲイ・リュサックの法則。 1800 年から 1802 年の間に、Gay-Lussac は、一定の体積に保たれた一定質量のガスの圧力と温度の関係を発見しました。彼は「気温計」を作っているときにこれを発見しました。
ゲイ・リュサックの圧力とガス温度の関係の法則は、質量と体積が一定である場合にのみ、システム内のガスの圧力がその温度に比例すると述べています。これは、圧力が上昇すると温度も上昇し、逆もまた同様であることを意味します。
数式
ゲイ・リュサックの圧力と温度の関係の法則は、次のように数学的に定義できます (システムの変更が発生する前と後の比較の場合):
<ブロック引用>P1 / T1 =P2 / T2
ここで:
P は気体の圧力、
T は気体の温度 (ケルビンで測定)、
この法則は少なくとも 2 つの理由から成り立ちます。まず、温度は物質の平均運動エネルギーの尺度です。第二に、ガスの運動エネルギーが増加するにつれて、その粒子がより急速に容器の壁に衝突し、システム内の圧力が増加します。
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6.アボガドロの法則
アボガドロの法則は、化学の基本法則の 1 つです。 Amedeo Avogadro は 1811 年頃にそれを発見しました。基本的に、Avogadro はこの法則で、体積、温度、および圧力が同じであれば、異なる気体は同じ量の分子を持つと述べています。理想気体では、温度と圧力が一定に保たれている限り、その質量が一定の場合、気体の体積とモルは比例します。ほとんどの場合、この法則は概算としてのみ機能します。これは、分子の数が法則が述べているものとはある程度異なることが多いためです。それでも、この法則は科学者にとって非常に有用です。
数式
アボガドロの法則は次のように表現できます。
<ブロック引用>V/n=k
ここで:
V は気体の体積
n は気体の物質の量 (モル単位)です。
k は RT/P に等しい定数です。ここで、R は普遍的な気体定数、T はケルビン温度、P は圧力です。温度と圧力が一定である限り、RT/P は k で表すことができます。 2 つの異なる条件下で同じ物質を比較するには、次の式を使用します。
V1 / n1 =V2 / n2
この方程式は、ガスのモルが増加すると、ガスの体積も増加することを示しています。
適用例
この法則に基づいて、科学者 (または広い意味での私たち) は、標準の温度と圧力で (あらゆる種類の) 気体のモル体積を決定する方法を発見しました。現在、STP (標準温度と圧力) での気体のモル体積は 22.4 リットルです。
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7.ボイルの法則
ボイルの法則は、ガスの圧力と体積の逆関係を提案する実験的なガスの法則です。この法則は、容器の容積が減少するとガス圧がどのように増加するかを説明しています。彼はまた、理想気体の質量によって与えられる圧力は、それが占める体積に反比例すると言いました.ただし、閉鎖系でガスの量と温度が同じである場合に限ります。
数式
数学的には、ボイルの法則は次のようになります:
<ブロック引用>PV=k
ここで、P はガスの圧力、V はガスの体積、k はシステムの温度と体積を表す定数値です。 2 つの異なる条件下で同じ物質を比較するには、次のように表現できます。
<ブロック引用>P1 V1 =P2 V2
この式は、気体の体積が増加すると、圧力が反比例して減少することを示しています。同様に、体積が減少すると、気体の圧力が増加します。温度が一定の場合、システム内のエネルギー量は同じままであることがわかります。だからこそ、k
適用例
ボイルの法則を使用して、呼吸器系がどのように機能するかを説明できます。息を吸ったり吐いたりすると、肺の容積に変化が生じます。これにより、肺内の空気と環境との間に圧力差が生じます。この違いにより、空気が高圧から低圧に移動するときに呼気または吸気が促進されます。
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8.チャールズの体積の法則
化学では、チャールズの法則は体積の法則としても知られています。この法則は、気体が加熱されたときにどのように膨張する傾向があるかという、気体化合物の挙動を表しています。この法則は次のように述べています:乾燥ガスのサンプルにかかる圧力が一定の場合、ケルビン温度と体積は直接関係します。ジャック・シャルルは、1780 年代の未発表の著作で元の法律を策定した人物です。
数式
チャールズの体積法則は次のように表現できます:
<ブロック引用>VT=k
ここで:
V は気体の体積、
T は気体の温度 (ケルビン単位)、
k は定数です。
この観点から、シャルルの法則は、システム内の温度が上昇するにつれてガスがどのように膨張するかを説明していると結論付けることができます。逆に、温度が下がると体積が減少します。
異なる条件下で同じ物質を比較するには、次のように表現できます:
<ブロック引用>V1 / T1 =V2 / T2
適用例
チャールズの法則を使用して、日光の下に長時間放置するとタイヤが爆発する理由を説明できます。日光は、タイヤ内のガス分子の熱を増加させます。熱くなると、体積も膨張し、タイヤに圧力がかかります。私たちのタイヤが同じ圧力をかけるのに十分な強度がなければ、タイヤは爆発します.だからこそ、日差しには気をつけませんか？他の人が化学の基本法則について学ぶ必要がある場合は、この記事を共有してください!
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