Текст книги "Физическая и коллоидная химия. Основные термины и определения. Учебное пособие"

Динамическая мембрана. Составная мембрана, образующаяся на поверхности пористой основы путем формирования полупроницаемого слоя из присутствующих в разделяемой смеси диспергированных или растворенных частиц.

Диполь. Электронейтральная частица с противоположно заряженными концами, например, молекула воды или молекула спирта (см. Растворение).

Диск-электрофорез. Одна из форм зонного электрофореза, метод разделения макромолекул, в котором используется неоднородная («прерывистая») разделяющая система с полиакриламидным гелем в качестве носителя; при диск-электрофорезе используют пары буферов разного состава с разными значениями рН, а носитель состоит из отдельных слоев геля, различающихся по размерам пор. Метод диск-электрофореза характеризуется очень высокой разрешающей способностью.

Диспергатор. Вещество (обычно поверхностно-активное, ПАВ), способствующее образованию дисперсии твердых частиц в жидкости. При диспергировании жидкости диспергатор носит название эмульгатора.

Диспергирование (от лат. dispergo – рассеиваю, рассыпаю). Процесс измельчения твердого тела или жидкости до очень мелких частиц (размером менее 10^–5 м) с образованием дисперсных систем: порошков, суспензий, эмульсий, аэрозолей. Различают эмульгирование – диспергирование одной жидкости в другой при условии их несмешивания, распыление – жидкости в газе. При диспергировании затрачивается энергия, величина которой определяется когезией, химическим составом измельчаемого твердого вещества или жидкости, степенью измельчения, поверхностной энергией. Для снижения энергетических затрат при диспергировании добавляют поверхностно-активные вещества, стабилизаторы и некоторые другие компоненты. При диспергировании может происходить изменение физических, физико-химических, физико-механических характеристик системы, иногда и химических свойств.

Диспергирующая способность. Способность растворов веществ (обычно ПАВ) образовывать устойчивую дисперсию.

Дисперсионная среда. Среда, в которой находится диспергированное (раздробленное) вещество.

Дисперсионный метод. Метод получения коллоидных систем, основанный на раздроблении материала до размеров коллоидных частиц. Процесс раздробления можно осуществить следующими приемами: механическим и электрическим дроблением, действием ультразвука и другими приемами.

Дисперсная система (дисперсия). Гетерогенная система из двух или большего числа фаз, из которых одна (дисперсионная среда) непрерывна, а другая (дисперсная фаза) диспергирована (распределена) в ней в виде отдельных частиц (твердых, жидких или газообразных). При размере частиц 10^–5 см и меньше система называется коллоидной. Все дисперсные системы по кинетическим свойствам дисперсной фазы можно разделить на два класса: свободнодисперсные системы, в которых дисперсная фаза подвижна, и связнодисперсные системы – системы с твердой дисперсионной средой, в которой частицы дисперсной фазы не могут свободно передвигаться.

Дисперсная фаза. Вещество в виде частиц различной величины, равномерно распределенных в дисперсионной среде.

Дисперсность. Степень раздробления дисперсной фазы системы. Характеризуется величиной удельной поверхности частиц (в м²/г) или их линейными размерами (см. приложение, табл. 19).

Диссипация энергии. Рассеяние энергии, переход части энергии упорядоченных процессов, например, кинетической энергии, электрической энергии и т. п., в энергию неупорядоченных процессов, в предельном случае – в теплоту. Системы, в которых энергия упорядоченного движения с течением времени убывает за счет диссипации, называются диссипативными. В замкнутой системе, где происходит диссипация энергии, энтропия системы возрастает. В открытых системах диссипация энергии, например, за счет излучения, приводит к уменьшению энтропии системы при увеличении полной энергии системы и окружающей среды.

Диссоциация. См. Электролитическая диссоциация.

Диссоциация электролитическая. Распад молекул или кристаллов электролита в растворе на положительные и отрицательные ионы под действием межмолекулярных взаимодействий растворителя и растворяемого вещества.

Пример: при растворении в воде кристаллов хлорида натрия в растворе появляются катионы натрия и хлорид-ионы:

NaCl = Na⁺ + Cl^—

При растворении в воде уксусной кислоты часть ее молекул распадается на ионы:

СН₃СООН = СН₃СОО^— + Н⁺

Количественной характеристикой диссоциации является степень диссоциации.

Дистилляция. Перегонка, разделение жидких смесей на отличающиеся по составу фракции; основана на различии в температуpax кипения компонентов смеси.

Дифференциально-сканирующая калориметрия (ДСК). Метод, позволяющий регистрировать энергию, необходимую для выравнивания температур исследуемого вещества и вещества, используемого в качестве эталона, в зависимости от температуры или времени.

Дифференциально-термический анализ (ДТА). Метод, позволяющий регистрировать разность температур исследуемого вещества и вещества, используемого в качестве эталона, в зависимости от температуры или времени.

Диффузии двойной метод. Предложен для изучения антигенного строения бактерий, вирусов и других комплексных антигенов. Наиболее удобен метод, предложенный Е. Оухтерлони (1953). В чашки Петри разливают агаровый гель. После застывания в нем делают специальным пробойником лунки (отверстия). В одну из них наливают антиген, в другие – антисыворотку. Сыворотка и антиген диффундируют в агаре, и на месте встречи образуются линии преципитации. Метод позволяет проводить количественное определение антигенов, устанавливать их природу, различия и идентичность. Выполняется метод в макро– и микромодификациях.

Диффузионный потенциал. Равновесная разность потенциалов, установившаяся в пограничном слое между двумя растворами. Для снижения величины диффузионного потенциала между растворами, в которые погружены электроды, помещают насыщенный раствор такого электролита, у которого подвижности катиона и аниона практически одинаковы.

Диффузия. Самопроизвольное выравнивание концентраций приведенных в соприкосновение газов, жидкостей, твердых тел, или самопроизвольный процесс распределения частиц вещества по всему объему системы. Самопроизвольный процесс перемешивания молекул растворителя и растворенных веществ, направленный на выравнивание их концентраций по всему объему раствора. Диффузия осуществляется в соответствии с законом Фика. В любом растворе происходит перемещение растворенных веществ из области высокой концентрации в область более низкой концентрации. Этот поток вещества в сторону меньшей концентрации (транспорт по градиенту концентрации) существует до тех пор, пока концентрации вещества в двух частях не выровняются. Перемещение вещества, движущей силой которого является градиент концентраций, называется диффузионным, а процесс – диффузией. В биологических объектах скорость диффузии через мембрану зависит от размера молекулы в ее относительной растворимости в жирах, т. е. чем меньше молекула и чем легче она растворяется в липидах, тем быстрее она будет диффундировать через мембрану. Например, малые неполярные молекулы легко растворяются в липидном слое мембраны, проходят через нее и оказываются по другую сторону мембраны. Незаряженные молекулы небольших размеров (СО₂, этанол, мочевина) проходят через мембрану быстро, а глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты, глицерол диффундируют через мембраны медленно. Вода легко диффундирует через липидный слой, несмотря на то, что молекулы воды относительно нерастворимы в жирах. Это отчасти объясняется тем, что молекулы воды малы и не заряжены. Напротив, для всех заряженных молекул (ионов), независимо от их размеров, липидные слои плазматической мембраны служат серьезным препятствием для проникновения в клетку. За перенос различных полярных молекул (ионы, сахара, аминокислоты, нуклеотиды, другие метаболиты) через клеточные мембраны ответственны специфические белки, называемые мембранными транспортными белками. Каждый конкретный белок предназначен для транспорта строго определенного химического соединения. Такие белки-переносчики способны соединяться с молекулой или ионом и без затраты энергии, т. е. пассивно транспортировать их через мембрану по градиенту концентрации. Этот процесс, получивший название облегченной диффузии, является главным механизмом избирательной проницаемости мембран. Активный транспорт веществ в отличие от облегченной диффузии осуществляется против их градиентов концентрации, т. е. вещества переходят из области низкой концентрации в область более высокой концентрации. В этом случае для переноса протонов или неорганических ионов через мембрану требуется энергия, источником которой служит АТФ. Благодаря затрате энергии необходимый растению катион, например К⁺, может проникнуть в клетки корня даже в том случае, когда его концентрация в почвенном растворе в 100 раз ниже, чем в клеточном соке. И наоборот, менее нужный растению катион Na⁺ удаляется в окружающую среду даже при более высокой его концентрации в корнеобитаемом слое. Механизмы активного поглощения существуют только для ионов питательных веществ; следовательно, клетка обладает определенной избирательной способностью к различным ионам. Остальные ионы проникают в клетку в соответствии с градиентом их электрохимического потенциала и проницаемостью мембраны.

Диэлектрическая постоянная. Диэлектрическая постоянная для абсолютной пустоты равна единице. Для других сред она больше единицы и показывает, во сколько раз сила взаимодействия между двумя наэлектризованными телами в данной среде меньше, чем в пустоте.

Длина цепи. Число молекул продукта реакции, приходящееся на одну активную молекулу.

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Молекула, содержащаяся в клетках всех живых организмов, а также в некоторых вирусах. Представляет собой полимерный остов из чередующихся остатков фосфата и сахара дезоксирибозы, к которому прикреплены азотистые основания (аденин, гуанин, цитозин и тимин). Молекула ДНК – это двойная нуклеотидная наноцепь с периодом 3,4 нм и диаметром 2 нм. Она является носителем генетической информации и наследственных признаков и заряжена отрицательно, так как фосфат в ее составе несет отрицательный заряд.

Доверительный интервал. Интервал значений, в пределах которого находится действительное (истинное) содержание, например, химического элемента при заданной доле вероятности. Для аналитических задач методики, как правило, разрабатываются для достижения доверительной вероятности 95 %.

Донорно-акцепторная связь. Координационная связь между атомом, предоставляющим электронную пару для образования связи (донор), и атомом, имеющим свободную электронную орбиталь (акцептор). Например, ион аммония NH₄⁺ образуется при взаимодействии неподеленной электронной пары атома азота в молекуле аммиака NH₃ и свободной электронной орбитали в ионе водорода Н⁺:

H₃N^:+ Н⁺ = NH₄⁺

В этом случае заряд иона, равный +1, распределен между всеми атомами, образующими ион, а электронное облако в равной степени принадлежит и азоту и водороду, т. е. все четыре связи азот – водород в ионе аммония одинаковы. Донорно-акцепторная связь по своей сути есть ковалентная связь, а механизм образования такой ковалентной связи называется донорно-акцепторным.

Дуга фуллереновая. Дуговой метод получения фуллеренов, основанный на термическом разложении графита при электролитическом нагреве графитового электрода или лазерном облучении поверхности графита.

Дым. Дисперсная система, в которой дисперсионной средой является газ (воздух), а дисперсной фазой – твердые частицы, размер которых 0,1–100 мкм.

Единицы измерения. Конкретные величины, которым присвоены числовые значения. Равные единицы измерения сравнивают и в них выражают другие однородные с ними величины. Решением Генеральной конференции по мерам и весам (1960) утверждена Международная система единиц СИ как единая универсальная система измерения для всех отраслей науки, техники, производства. В основу СИ положены семь основных единиц: длины – метр (м), массы – килограмм (кг), времени – секунда (с), силы электрического тока – ампер (А), термодинамической температуры – кельвин (К), количества вещества – моль, силы света – кандела. А также две дополнительные: для плоского угла – радиан и телесного угла – стерадиан. Все остальные единицы измерения – производные от СИ или внесистемные.

Естественное загрязнение. Загрязнение, возникшее в результате, как правило, катастрофических процессов (например, мощное извержение вулкана и т. п.), вне всякого влияния человека на эти процессы.

Естественное равновесие. Экологическое равновесие, образующееся на основе постоянных или мало измененных человеческой деятельностью средообразующих компонентов и природных процессов. Индикатором естественного равновесия служит способность экосистем развиваться с достижением климаксовых фаз сукцессии. Естественное равновесие – сумма процессов и явлений, происходящих в установившихся природных сообществах. Естественное равновесие может необратимо нарушаться при антропогенном влиянии, но может и переходить в природно-антропогенное равновесие.

Жесткость воды. Свойство природной воды, обусловленное присутствием в ней катионов Са²⁺ и Mg²⁺. Использование жесткой воды приводит к образованию накипи в системах горячего водоснабжения, в быту увеличивается расход моющих средств для перевода растворимых соединений в нерастворимые и т. д. Жесткость воды измеряется в миллимолях на литр (ммоль/л). Общая жесткость – это суммарная молярная концентрация катионов Са и Mg. Если жесткость воды меньше 2 ммоль/л, то вода считается мягкой, больше 10 ммоль/л – вода жесткая. Различают временную жесткость (из-за присутствия в воде гидрокарбонатов Са и Mg) и постоянную (из-за присутствия хлоридов, нитратов, сульфатов Са и Mg). Временную жесткость устраняют кипячением, при этом гидрокарбонаты переходят в карбонаты:

Ca(HCO₃)₂ (p.) = CaCO₃ (тв.) ↓ + CO₂ (г.) ↑ + H₂O

2Mg(HCO₃)₂ (p.) = (MgOH)₂CO₃ (тв.) ↓ +3CO₂ (г.) ↑ + H₂O

Постоянную жесткость устраняют добавлением реагентов (сода – Na₂CO₃, гидроксид кальция – Ca(OH)₂), переводящих катионы Са и Mg в твердую фазу по реакциям:

CaSO₄ + Na₂CO₃ = CaCO₃ ↓ + Na₂SO₄

MgSO₄ + Na₂CO₃ + H₂O = Mg(OH)₂ ↓ + Na₂SO₄ + CO₂ ↑

или применяют ионный обмен, при котором происходит обмен катионов кальция или магния на катионы водорода или натрия на катионитах:

Живое вещество. Совокупность масс живых организмов, населяющих Землю, вне зависимости от их систематической принадлежности. Впервые термин ввел В. И. Вернадский. В своих трудах он неоднократно указывал на то, что живое вещество неотделимо от биосферы, является ее функцией и одновременно «одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты». В современную геологическую эпоху живое вещество в основном образуется в результате фотосинтеза, кроме этого немаловажную роль играет хемосинтез. Образование живого вещества из неорганических соединений окружающей среды происходит по следующей суммарной реакции:

nСО₂ + Н₂О + световая энергия ^{хлорофилл} = C_nH_2nO_n + О₂

Из СО₂ и воды под влиянием хлорофилла или другого пигмента (катализатора) и солнечной энергии зеленые растения синтезируют углеводы и другие органические соединения, условно изображаемые как C_nH_2nO_n. Хемосинтез, открытый в 1887 г. С. Н. Виноградским, представляет собой процесс образования некоторыми бактериями органических веществ из двуокиси углерода за счет энергии, полученной при окислении неорганических соединений (аммиака, водорода, соединений серы, закисного железа и др.). В. И. Вернадский в 1928–1931 гг. сформулировал понятие биогеохимических функций живого вещества в земной коре. Он выделил газовые (кислородно-углекислотные, азотные, сероводородные и др.), концентрационные, окислительно-восстановительные и биохимические функции живого вещества. Так, в образовании свободного кислорода и поглощении СО₂ заключается кислородно-углекислотная функция. Азотная функция живого вещества заключается в накоплении свободного азота в атмосфере и гидросфере в результате микробиологических процессов. Не менее важна и сероводородная функция сульфатредуцирующих бактерий, разлагающих органические вещества и сульфаты с выделением углекислого газа и сероводорода. Геохимическое значение сероводородной функции огромно, так как с ней связано образование пирита и других сульфидов. Концентрационная функция заключается в способности живых организмов накапливать ряд элементов. В целом установлена концентрация организмами Н, Be, В, С, N, О, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Sr, Mo, Ag, I, Au, Ra, U. Концентраторами являются не все живые организмы, а лишь некоторые их виды и роды. По А. П. Виноградову способность к концентрации уменьшается от низших форм организмов к высшим. Окислительно-восстановительные функции живого вещества проявляются преимущественно при разложении органических веществ. Окислительная функция состоит в окислении свободным кислородом органических веществ, пирита, сидерита, серы и т. д. Восстановительная функция – восстановление Fe, Mg, Cu и других элементов различными микроорганизмами. Важное значение имеет биохимическая функция, связанная с процессами, протекающими внутри организмов, например, размножением, в результате которого живое вещество быстро распространяется в пространстве, занимая все пригодные для жизни участки. Общий вес живого вещества оценивается величиной 2,4–3,6 × 10¹⁵ т (в сухом весе). В живом веществе абсолютно преобладают растения (фитомасса), менее значима роль животных (зоомассы) и микроорганизмов (табл. 1).

Таблица 1. Масса живого вещества на Земле

В живых организмах встречаются почти все элементы таблицы Менделеева. Однако распространены они неравномерно: преобладают легкие элементы – воздушные мигранты (O, C, H, N) (см. табл. 2).

Жидкий кристалл. Другое название – мезофаза. Химическое вещество, которое при определенной температуре, давлении, концентрации и других физико-химических показателях может перейти в жидкокристаллическое состояние. Жидкие кристаллы проявляют свойства жидкостей.

Жидкокристаллическое состояние вещества. Промежуточное между кристаллом и жидкостью состояние химического вещества, при котором вещество обладает свойствами и кристалла, и жидкости. Такое состояние проявляют преимущественно молекулы органических веществ.

Жидкости ограниченная взаимная растворимость. Расслаивание раствора на две несмешивающиеся жидкие фазы разного состава при условии, что положительные отклонения парциальных давлений пара компонентов раствора от закона Рауля превосходят некоторую критическую величину.

Таблица 2. Средний состав живого вещества

Загрязнение окружающей среды. Процесс поступления и накопления в ней различных веществ, в результате чего в разных компонентах ландшафта (природных водах, воздухе, живом веществе, почвах и др.) эти вещества накапливаются в несвойственных им концентрациях, превышающих естественные (фоновые) значения.

Закон. 1) Среднестатистические проявления каких-то причинно обусловленных явлений. 2) Внутренне устойчивая связь явлений природы, не имеющая исключений и не допускающая альтернативных толкований. 3) Закономерность, абсолютная или изредка нарушаемая в результате воздействия мощных сопутствующих факторов, скрывающих ее проявление. Иногда слово «закон» в биологии заменяют словом «правило». Нет терминологической четкости в понятиях «закон», «правило» и «принцип».

Закон Авогадро. В равных объемах различных газов и паров, при одинаковых температуре и давлении, содержится одинаковое число молекул. Следствия закона Авогадро: 1) 1 моль любого газа при нормальных условиях (температура 273,15 К, давление 101 325 Па) занимает объем 22,4 л; 2) плотности двух газов при одних и тех же давлении и температуре прямо пропорциональны их молярным массам.

Пример 1: 1 моль газообразного азота имеет массу 28 г и занимает объем 22,4 л при нормальных условиях, и в нем содержится 6,02 × 10²³ молекул.

Пример 2: 1 моль газообразного водорода имеет массу 2 г и занимает объем 22,4 л при нормальных условиях, в нем содержится 6,02 × 10²³ молекул.

Закон Бойля – Мариотта. При постоянной температуре для массы (m) идеального газа произведение объема газа на его давление есть величина постоянная:

pV = const.

Закон Больцмана (закон распределения молекул по энергиям). Для любой системы, находящейся в равновесии и подчиняющейся законам классической механики, число N_i молекул, обладающих энергией ε_i, определяется формулой:

где коэффициент пропорциональности К зависит от температуры, а также от числа и природы молекул. Его можно определить из условия

∑N_i = N,

где N – общее число молекул в системе. Учитывая это условие, можно записать закон Больцмана в виде:

Из приведенных уравнений следует, что доля молекул с энергией ε_i быстро убывает с ростом ε_i и уменьшением температуры.

Закон Вант-Гоффа. Осмотическое давление прямо пропорционально концентрации раствора и абсолютной температуре. Математическое выражение:

Р = С × R × T,

где Р – осмотическое давление (кПа); С – молярная концентрация раствора; R – универсальная газовая постоянная; Т – температура.

Закон Вульфа. Условием минимума поверхностной энергии равновесного кристалла является пропорциональность удельных поверхностных энергий граней их расстояниям от центра кристалла:

σ₁ /l₁ = σ₂ /l₂ = σ₃ /l₃ = … = W = const.,

где W – константа Вульфа; σ_I – удельная поверхностная энергия грани кристалла, находящейся на расстоянии l₁ от центра кристалла, и т. д.

Закон внутреннего динамического равновесия. Закономерность, согласно которой природная система обладает внутренней энергией, веществом, информацией и динамическими качествами, связанными настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает в другом или том же, но в иное время сопутствующие функционально-количественные изменения, сохраняющие сумму внутренне-энергетических, информационных и динамических показателей природной системы. Закон, согласно которому вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем и их иерархии взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные и качественные перемены, благодаря которым сохраняется общая сумма вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств.

Закон Гей-Люссака. Отношение давления к абсолютной температуре при постоянном объеме является величиной постоянной:

Закон Гей-Люссака – Джоуля. Для идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры и не зависит от давления и объема:

Закон Генри. Растворимость газа при постоянной температуре пропорциональна его давлению. Математическое выражение:

С = k × p,

где С – концентрация газа в жидкости; k – коэффициент пропорциональности (константа Генри); р – давление газа над раствором.

Закон Гесса. В 1840 г. русский ученый Г. Гесс сформулировал закон: тепловой эффект химической реакции не зависит от пути перехода (промежуточных реакций), а зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов. Математическое выражение:

Н _{(298 К)} = Н ⁰_{(продуктов)} – Н ⁰_{(реагентов)}

Следствия из закона Гесса:

Тепловой эффект разложения какого-либо химического соединения точно равен и противоположен по знаку тепловому эффекту его образования (закон Лавуазье – Лапласа).

Если совершаются две реакции, приводящие из различных начальных состояний к одинаковым конечным состояниям, то разница между их тепловыми эффектами представляет собой тепловой эффект перехода из одного начального состояния в другое.

Если совершаются две реакции, приводящие из одинаковых начальных состояний к различным конечным состояниям, то разница между их тепловыми эффектами представляет собой тепловой эффект перехода из одного конечного состояния в другое.

Тепловой эффект реакции равен разности между суммой теплот сгорания исходных веществ и суммой сгорания конечных продуктов с учетом стехиометрических коэффициентов веществ в уравнении реакции.

Пример 1:

½О₂ + Н₂ = Н₂О (ж.) + 241,8 кДж

Н₂О (ж.) = ½О₂ + Н₂ – 241,8 кДж

Пример 2:

С (графит) + О₂ = СО₂ + 393,5 кДж

С (алмаз) + О₂ = СО₂ + 395,3 кДж

Следовательно, переход С (графит) в С (алмаз) сопровождается поглощением небольшого количества теплоты (–1,8 кДж).

Пример 3:

Н₂ + ½О₂ = Н₂О (г.) + 241, 8 кДж

Н₂ + ½О₂ = Н₂О (ж.) + 285,8 кДж

Следовательно, переход Н₂О (ж.) в Н₂О (г.) сопровождается поглощением теплоты (– 44,0 кДж).

Закон Грехема. Сформулирован шотландским физико-химиком Томасом Грехемом для эффузии. Скорость эффузии газа обратно пропорциональна корню квадратному из массы его молекул:

где I₁ и I₂ – скорости истечения первого и второго газов соответственно, M₁ и M₂ – их молярные массы. Следовательно, если молекулярная масса одного газа в четыре раза больше, чем другого, то он бы диффундировал через пористую мембрану или истекал через маленькое отверстие в сосуде с половинной скоростью другого. Применяют при разделении изотопов диффузионным методом.

Закон Дальтона. Если в ограниченном пространстве объема смешать несколько идеальных газов, то каждый газ будет оказывать свое собственное давление, называемое парциальным давлением, такое, как если бы он один занимал весь объем. Общее наблюдаемое давление будет равно сумме парциальных давлений каждого газа.

Закон Дарси. В 1856 г. А. Дарси сформулировал закон для потока жидкости или газа через пористое тело:

I_v = k Δp/ lη,

где I_v = V/st – объемный поток жидкости или газа, т. е. объем жидкости или газа, проходящий через единицу поверхности тела в единицу времени; η – вязкость жидкости или газа; k – коэффициент проницаемости. В соответствии с законом Дарси проницаемость является суммарной характеристикой пропускной способности пористого тела, пронизанного множеством капилляров. При ламинарном режиме потока в порах коэффициент проницаемости для данной структуры пористого тела является постоянной величиной.

Закон Дебая – Гюккеля предельный. Выражение для среднего ионного коэффициента активности электролита определяется выражением:

При его выводе пренебрегали собственными размерами ионов. Таким образом, в разбавленных растворах коэффициенты активности зависят от зарядов ионов (z), ионной силы (I), диэлектрической проницаемости (ε) и температуры (T).

Закон действующих масс. Впервые идея закона действующих масс была высказана русским ученым Н. Н. Бекетовым: скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Количественное выражение закона действующих масс было дано позднее Гульдбергом и Вааге. См. химическое равновесие.

Закон 10 % (правило 10 %). Закономерность, согласно которой при переходе с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой потребляется в среднем 10–20 % энергии биомассы (или вещества в энергетическом выражении).

Закон Джоуля. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от его температуры.

Закон ионной силы. Коэффициент активности электролита, а следовательно, и коэффициенты активности его ионов зависят от ионной силы, но не зависят от вида остальных ионов в данном растворе (т. е. коэффициенты активности электролита или его ионов одинаковы в растворах равной ионной силы независимо от того, какие еще ионы есть в растворе).

Закон Кирхгофа. Температурный коэффициент теплового эффекта равен разности сумм теплоемкостей реагентов и сумм теплоемкостей продуктов:

где Q – тепловой эффект реакции; Т – температура, при которой протекает реакция; ∑с₁ и ∑с₂ – суммарная теплоемкость реагентов и продуктов соответственно.

По закону Кирхгофа можно рассчитать зависимость энтальпии фазового перехода от температуры:

где ΔC_p – разность теплоемкостей фаз, находящихся в равновесии, ΔH₀ – константа интегрирования, определяемая из известных значений ΔH_ф.п. и ΔC_p. Для небольших интервалов температуры можно считать, что ΔC_p = const. и уравнение принимает вид:

ΔH_ф.п. (T) = ΔH₀ + TΔC_p.

Закон Кольрауша. Молярная электрическая проводимость при бесконечном разведении равна сумме электролитических подвижностей катиона и аниона данного электролита. Математическое выражение:

λ_∞ = l_к + l_a

Другая формулировка закона Кольрауша для разбавленных растворов сильных электролитов (закон квадратного корня):

где λ и λ_∞ – эквивалентная электропроводность раствора при концентрации С и при бесконечном разведении, A – константа (при данной температуре) для данного электролита и растворителя.

Закон Коновалова

– первый. Насыщенный пар по сравнению с равновесным раствором относительно богаче тем компонентом, добавление которого к системе повышает общее давление пара (или снижает температуру кипения). Данный закон справедлив не только для идеальных растворов, но и для растворов, характеризующихся отклонениями от закона Рауля.

– второй. Когда давление пара смеси становится большим (максимум) или меньшим (минимум), чем давление каждого из компонентов, состав пара совпадает с составом жидкости.

Закон Кулона. Сила взаимного притяжения (F) между ионами пропорциональна произведению зарядов ионов (q) и обратно пропорциональна квадрату расстояния (r) между ионами:

Закон Лавуазье – Лапласа. Тепловой эффект разложения какого-либо химического соединения точно равен и противоположен по знаку тепловому эффекту его образования.

Закон максимума биогенной энергии (В. И. Вернадского – Э. С. Бауэра). Любая биологическая и биокосная система (система с участием живого вещества), находясь в состоянии устойчивой неравновесности, т. е. динамического подвижного равновесия, с окружающей ее средой и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду.

Закон минимума (основной, Ю. Либиха). Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его потребностей, т. е. жизненные возможности лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму. Дальнейшее их снижение ведет к гибели организма или деструкции (разрушению) экосистемы.

Закон Нернста. Распределение каждого из растворенных веществ между двумя фазами определяется индивидуальным коэффициентом распределения, величина которого не зависит от присутствия других веществ.

Закон Ньютона. Напряжение сдвига при ламинарном течении жидкости с вязкостью η пропорционально градиенту ее скорости du/dy:

P = ηdu/dy

При плоскопараллельном движении двух слоев жидкости происходит сдвиг одного слоя относительно другого. Для данного случая закон Ньютона можно сформулировать следующим образом: напряжение сдвига пропорционально скорости деформации: