Химияда сандық есептеулер заттардың формулалары және реакциялар теңдеулері бойынша жүргізіледі. Бірінші жағдайда күрделі заттың сандық құрамын, олардағы элементтердің массалық үлестерін есептейді. Екінші жағдайда дұрыс құрылған реакция тендеулері негізінде реагенттер мен өнімдердің мольдік, массалық, көлемдік қатыстарын анықтайды. Мұндай есептеулер стехиометрия (сайма-сайлық) деп аталатын химия бөліміне жатады.
Заттар массасының сақталу заңының қазіргі кездегі тұжырымдамасы мынадай:
Реагенттер массасы өнімдер массасына тең.
Бұл занды 1748-1756 жылдарда орыстың ұлы ғалымы М.В. Ломоносов жабық ыдыстарда қорғасынды және басқа да металдарды күйдіріп, тәжірибелер жүргізу арқылы ашты. 1785 жылы француздың атақты ғалымы А.-Л. де-Лавуазье Ломоносовтан тәуелсіз заттар массасының сақталу заңын эксперименттік түрде
2Н2 + О2 = 2Н2О
реакциясын жүргізу арқылы дәлелдеді.
Атом-молекулалық ұғымда массаның сақталу заңы химиялық реакция нәтижесінде реагенттер атомдарының өнімдер молекулаларына топтасуымен түсіндіріледі. Әр элементтің атомдар саны мен әр атомның массасы реакцияға дейін және реакциядан кейін өзгермейді.
Массаның сақталу заңы химияны сандық тұрғыда дамитын ғылым қатарына қосты.
Құрам тұрақтылық заңы
Заттың құрам тұрақтылық заңының жаңа анықтамасы:
Заттың қандай тәсілмен алынғанына қарамастан, оның химиялық құрамы және қасиеттері тұрақты болады.
Заңды 1799 жылы француз химигі Ж.-Л. Пруст көптеген химиялық қосылыстарға талдау (анализ) жасау негізінде ашты. Уақытқа, алынған жеріне (орнына) және тәсіліне карамастан олардың құрамы мен қасиеттері тұрақты болып қалды.
Зат мөлшері. Авогадро саны
Атомдар мен молекулалар өте кіші бөлшектер болғандықтан, химиялық реакцияларға алынатын заттар бөлшектердің көп санына сәйкес келетін физикалық шамалармен сипатталады.
12 г көміртекте (графит не алмаз түрінде) 6,02 · 1023 С атомы (АГ = 12), 28 г N2-де тура сондай N2 молекула саны (МГ = 28), 18 г Н2О-да сондай Н2О молекула саны (МГ =18) т.б. болады.
Құрамында 6,02·1023белшек бар және nв деп белгіленетін В затының (көміртек С, азот N2, cy Н2О) мөлшері 1 моль болады:
n(С) = n(N2) = п(Н2О) = nв = 1 моль
Мысалы, 36 г суда екі еселенген молекула саны, яғни 2-(6,02 · 1023), 45 г-да-2,5-(6,02·1023), массасы 1,8 гсуда 0,1(6,02 · 1023) молекулалар саны болады. Басқаша айтқанда, бұл алынған бөліктердегі судың зат мөлшері 2 моль, 2,5 моль және 0,1 моль.
Сонымен, зат мөлшері — берілген затты құрайтын және оның алынған бөлігінде болатын бөлшектер санына тура пропорционал физикалық шама.
Егер зат атомдардан құралса, онда есептеу атомдар (С, Na, Fе) бойынша, егер зат молекулалық болса, нақты молекулалар (N2, Н2О) бойынша, ал егер зат иондық болса, онда шартты молекулалар (KBr, Na2SO4, Mg3N2 формулалық бірліктер) бойынша жүргізіледі.
Зат мөлшерінің бірлігі — моль — сол заттың 6,02 • 1023 бөлшегі бар зат мөлшеріне сәйкес. 6,02 ·1023бөлшектер санын Авогадро санына атайды. Егер Авогадро санына моль-1 бірлігін қосып жазса, онда Авогадро тұрақтысы деп аталатын (n) физикалық тұрақты алынады:
NA= 6,02·1023моль-1
Авогадро санын есте сақтау қажет.
Заттың берілген бөлігіндегі В затының мөлшерін анықтау үшін ондағы бөлшектер санының (NB) Авогадро санынан неше есе өзгеше екенін табу керек:
Мысалдар:
Зат мөлшерімен қосылыстардың жекелеген иондарын (К+, Na+, Mg2+, Br—, SO42-, N3—) сипаттауға болады. Мысалы, 1 моль Mg3N2 3 моль Mg2+ иондарынан және 2 моль N3— иондарынан тұрады.