Закон кратних відношень
При утворенні кількох хімічних сполук із двох елементів атом одного елемента може приєднати до себе тільки ціле число атомів іншого елемента.
Різні кількості одного з елементів, що припадають на однакову кількість другого елемента, перебувають між собою у відношенні цілих чисел (Дальтон, 1803).
Таблиця 1.2 Співвідношення між кількостями елементів в оксидах Нітрогену
Цей закон можна проілюструвати на прикладі кисневих сполук Нітрогену (див. табл. 1.2).
Закон кратних відношень є проявом у хімії діалектичного закону переходу кількісних змін у якісні, та навпаки. Цей перехід відбувається стрибкоподібно, оскільки атом — хімічно неподільний і в хімічній реакції бере участь як одне ціле.
Проте закон кратних відношень, як і закон сталості складу, не є загальним, бо має свої обмеження. Ці закони передбачають сталість атомної маси будь-якого хімічного елемента, тому вони можуть здійснюватися за умови точної сталості ізотопного складу елементів.
Треба мати на увазі, що класичне формулювання стехіометричних законів не враховувало агрегатного стану, тому дія законів поширювалася на всі без винятку хімічні сполуки. Сполукою вважали речовину, утворену різнорідними атомами, найменша кількість якої являла собою молекулу. Всупереч цьому для правильної характеристики будови та властивостей речовин сьогодні неможливо абстрагуватися від агрегатного стану. Усі речовини у газуватому стані складаються з молекул. Але далеко не всі складаються з молекул у всіх агрегатних станах. Таким чином, стехіометричні закони справедливі тільки для сполук, які в кожному агрегатному стані мають молекулярну структуру. Якщо ж сполука у твердому стані не має молекулярної будови, то її склад і властивості залежатимуть від способу та умов добування так само, як і кількості одного елемента, що сполучається з однією й тією ж кількістю іншого елемента, можуть відноситися між собою як дробові числа.
Сьогодні стехіометричні закони хімії формулюють з урахуванням єдності молекулярної та немолекулярної форм існування речовини. Наприклад, незалежно від способів добування, склад молекули амоніаку завжди сталий і незмінний: на один атом Нітрогену припадає три атоми Гідрогену. А для оксиду Титану, монокристал якого складається з величезного числа атомів, склад сполуки залежить від умов добування. Це один з яскравих прикладів переходу кількості в якість: угруповання з величезного числа частинок набуває вже нової якості — несталості складу. Отже, відкриття нових фактів виявило, що стехіометричні закони, які виражають хімічні відношення лише однієї з форм хімічної організації речовини, втрачають силу щодо іншої форми.
2.2 Закони газового стану
Стан газу характеризується його температурою, тиском і об'ємом. Коли газ зазнає змін температури й тиску, то він веде себе за значно простішими законами, ніж рідка та тверда речовини. Ці закони цілком точні для так званого ідеального газу, частинки (атоми, молекули) якого розглядають як геометричні точки, що не мають об'єму і не взаємодіють одні з одними. їх зіткнення — абсолютно пружні, тобто не супроводжуються втратами енергії на тертя. Для реального газу закони діють тільки при дуже малих тисках. При невисоких тисках вони здійснюються наближено, а при високих — не діють.