ПРОПОРЦИИ В ХИМИИ

​АННОТАЦИЯ

Математика в том или ином виде лежит в основе каждой науки. В химии математика используется при расчетах стехиометрических коэффициентов в химических уравнениях, для нахождения тепловых эффектов реакций, при расчёте выхода реакции, а также во всех остальных  расчётах. Например, пропорции используются для нахождения массы какого-либо вещества по уравнению реакции.

Ключевые слова: пропорция,  уравнение, формула, химия.

Химия – одна из наук, появившихся еще в древности. Первобытные люди впервые добыли огонь, первыми увидели влияние огня на мясо. Они не понимали сути процесса, но уже изучали их. Они не могли написать уравнение реакции или описать её суть, они лишь только наблюдали за признаками реакции.

Лишь только в 18 веке Михаил Васильевич Ломоносов заложил математический фундамент в химии. На нынешний момент химия очень сильно переплетается с математикой. Вычислительные формулы стали главным инструментом решения теоритических задач в химии.

Пропорция – это равенство между отношениями двух и более пар чисел или величин.

Пропорция является математическим инструментом, который чаще всего используется химиками. Их используют при расстановке стехиометрических коэффициентов в химических уравнениях, для нахождения концентраций веществ, а также при приготовлении растворов.

Для приведения объема газа к нормальным условиям пользуются уравнением, объединенного газового закона. Он образован совмещением трёх независимых частных газовых законов: Бойля-Мариотта, Шарля и Гей-Люссака. В основе данного уравнения лежит пропорция.

,

где V- объем газа при давлении P и температуре T, а  V₀ - объем газа при нормальном давлении P₀ (101,325 кПа) и температуре T₀ (273 К).

В каждом из газовых законов используется соотношение величин. Различаются они только лишь разными постоянными величинами.

Закон Бойля-Мариотта:

,

где P – давление взятого газа

V – объем взятого газа

P₀ – давление газа при нормальных условиях

V₀ – объем газа при нормальных условиях.

Это отношение истинно, только в том случае, если условия изотермические.

Закон Шарля:

,

где P – давление взятого газа

T – температура взятого газа

P₀ – давление газа при нормальных условиях

T₀ – температура газа при нормальных условиях.

Это отношение истинно, только в том случае, если условия изохорные.

Закон Гей-Люссака:

,

где V – объем взятого газа

T – температура взятого газа

V₀ – объем газа при нормальных условиях

T₀ – температура газа при нормальных условиях.

Это отношение истинно, только в том случае, если условия изобарные.

Также пропорцию можно увидеть в законе, установленном в 1811 г. итальянским физиком Авогадро. Он объяснил простые отношения между объемами газов, происходящих во время химических реакций:

Закон Авогадро – равные объемы любых газов, взятые при одинаковой температуре и одинаковом давлении, содержат одинаковые число молекул.

Этот закон описывает пропорция, в которой массы двух газов относятся друг к другу так же, как и их молекулярные массы.

,

где m – масса газа

M – молекулярная масса газа.

Иеремия Вениамин Рихтер всю свою научную жизнь пытался найти связь математики с химическими реакциями. В 1792-1794 году И.В. Рихтер завершил работу над своим исследованием, в нем он показал, что при образовании веществ, реагенты взаимодействуют в определенных соотношениях. Позже эти соотношения были названы эквивалентами. Эквивалентом вещества называется такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Введение в химию этого понятия, позволило сформулировать закон эквивалентов: вещества взаимодействуют друг с другом в массах, пропорциональных их эквивалентным массам.

,

где m – масса вещества

M – эквивалентная масса вещества.

Пропорции чаще всего используются при решении задач по нахождению неизвестных пропорцию с одним неизвестным членом:

,

где mₚ – масса данного нам раствора

⍵ - массовая доля вещества в процентах

x - масса вещества.

Затем нам нужно просто решить составленную пропорцию. Получившееся значение будет нашим ответом на задачу. Для решения более сложных задач также часто применяются пропорции.

Подводя итоги, можно отметить то, что пропорции являются одной из основ математики в химии. Да и в целом, всё, что окружает человека, олицетворяет математика. Она показывает закономерности химических процессов, устанавливает связи между причинами и следствиями каких-либо происходящих вокруг нас событий.

Список литературы:

1. Глинка, Н. Л. Общая химия [Текст] : учеб. пособие для вузов / Н. Л. Глинка; под ред. В. А. Рабиновича.- 21-е изд., стер. - Л. : Химия, 1980.
2. Неорганическая химия [Текст] : учебник: в 3 т. / под ред. Ю. Д. Третьякова . - М. : Академия, 2007. - (Высшее профессиональное образование). - ISBN 5-7695-1437-Х