قانون المواد الكيميائية

القوانين الكيميائية هي تلك القوانين الطبيعية ذات الصلة بالكيمياء . يُعدّ قانون حفظ الكتلة المفهوم الأساسي في الكيمياء ، إذ ينصّ على عدم وجود تغيير ملحوظ في كمية المادة خلال التفاعل الكيميائي العادي . تُظهر الفيزياء الحديثة أن الطاقة هي التي تُحفظ في الواقع، وأن الطاقة والكتلة مرتبطتان ؛ وهو مفهوم يكتسب أهمية بالغة في الكيمياء النووية . ويؤدي حفظ الطاقة إلى مفاهيم أساسية أخرى، مثل الاتزان ، والديناميكا الحرارية ، والحركية الكيميائية .

تُفصّل قوانين القياس الكمي ، أي النسب الوزنية التي تشارك بها العناصر الكيميائية في التفاعلات الكيميائية، قانون حفظ الكتلة. وينص قانون التركيب المحدد لجوزيف بروست على أن المواد الكيميائية النقية تتكون من عناصر بصيغة محددة. ^{[ 1 ]}

ينص قانون دالتون للنسب المتعددة على أن هذه المواد الكيميائية ستظهر بنسب أعداد صحيحة صغيرة (مثل 1:2 O:H في الماء)؛ مع ذلك، في العديد من الأنظمة (لا سيما الجزيئات الحيوية الكبيرة والمعادن) تميل النسب إلى أن تتطلب أعدادًا كبيرة، وغالبًا ما تُمثل على شكل كسر. ^{[ 2 ]} تُعرف هذه المركبات بالمركبات غير المتكافئة .

القانون الثالث من قوانين القياس الكيميائي هو قانون النسب العكسية ، الذي يُشكّل الأساس لتحديد الأوزان المكافئة لكل عنصر كيميائي. ويمكن استخدام هذه الأوزان المكافئة للعناصر لاستنتاج الأوزان الذرية لكل عنصر.

تحدد قوانين الكيمياء الحديثة العلاقة بين الطاقة والتحولات.

• في حالة التوازن، توجد الجزيئات في خليط محدد بالتحولات الممكنة على النطاق الزمني للتوازن، وتكون بنسبة محددة بالطاقة الجوهرية للجزيئات - كلما انخفضت الطاقة الجوهرية، زاد وفرة الجزيء.
• يتطلب تحويل بنية ما إلى أخرى إدخال طاقة لتجاوز حاجز طاقة ؛ ويمكن أن تأتي هذه الطاقة من الطاقة الذاتية للجزيئات نفسها، أو من مصدر خارجي يُسرّع التحولات عمومًا. وكلما ارتفع حاجز الطاقة، تباطأ التحول.
• توجد حالة انتقالية (TS) تُطابق البنية الموجودة عند قمة حاجز الطاقة. تنص فرضية هاموند-ليفلر على أن هذه الحالة تُشبه إلى حد كبير الناتج أو المادة الأولية التي تمتلك طاقة جوهرية أقرب ما تكون إلى طاقة حاجز الطاقة. يُعد تثبيت هذه الحالة الانتقالية من خلال التفاعل الكيميائي أحد طرق تحقيق التحفيز .
• جميع العمليات الكيميائية قابلة للانعكاس (قانون الانعكاسية المجهرية ) على الرغم من أن بعض العمليات لها مثل هذا التحيز في الطاقة، إلا أنها غير قابلة للانعكاس بشكل أساسي.