Войти
В химии, закон определенных пропорций, иногда называемый законом Пруста или закон постоянного состава гласит, что данное химическое соединение всегда содержит составляющие его элементы в фиксированном соотношении (по массе) и не зависит от его источника и метода получения. Например, кислород составляет около / 9 массы любого образца чистой воды, а водород составляет оставшееся / 9 масс. Наряду с законом множественных пропорций, закон определенных пропорций составляет основу стехиометрии.
Закон постоянной пропорции был дан Джозефом Прустом. в 1779 г. Это наблюдение впервые было сделано английским теологом и химиком Джозефом Пристли и Антуаном Лавуазье, французским дворянином и химиком, специализирующимся на процесс горения.
В заключение я выведу из этих экспериментов принцип, который я установил в начале этих мемуаров, а именно. что железо, как и многие другие металлы, подчиняется закону природы, который действует при каждой истинной комбинации, то есть соединяется с двумя постоянными пропорциями кислорода. В этом отношении он не отличается от олова, ртути, свинца и, одним словом, почти всех известных горючих материалов.
Закон определенных пропорций может показаться современным химикам очевидным, заложенным в самом определении химического вещества. соединение. Однако в конце XVIII века, когда концепция химического соединения еще не была полностью разработана, закон был новаторским. В самом деле, когда первый предложили, это спорное утверждение и против других химиков, особенно товарища Пруста француза Бертолл, который утверждал, что элементы могут объединить в любой пропорции. Существование этой дискуссии демонстрирует, что в то время различие между чистыми химическими соединениями и смесями еще не было полностью развито.
Закон определенных пропорций внесла свой вклад в атомную теорию, которую Джон Дальтон продвигал с 1803 года, и положила ее на прочную теоретическую основу, в которой материя объяснялась как состоящая из отдельных атомов, что существует один тип атомов для каждого элемента и что соединения состоят из комбинаций различных типов атомов в фиксированных пропорциях.
Родственной ранней идеей была гипотеза Праута, сформулированная английского химика Уильяма Праута, который предположил, что атом водорода был основной атомной единицей. Из этой гипотезы было выведено правило целых чисел, которое представляло собой практическое правило, согласно которому атомные массы были целыми числами, кратными массе водорода. Позднее это было отвергнуто в 1820-х и 30-х годах после более точных измерений атомной массы, в частности, Йенсом Якобом Берцелиусом, который показал, в частности, что атомная масса хлора составляла 35,45, что было несовместимо с гипотезой. С 1920-х годов это расхождение объяснялось наличием изотопов; атомная масса любого изотопа очень близка к удовлетворению правилу целых чисел, при этом дефект массы , вызванный разными энергиями связи , значительно меньше.
Хотя он очень полезен в основе современной химии, закон определенных пропорций не всегда верен. Существуют нестехиометрические соединения, элементный состав которых может варьироваться от образца к образцу. Такие соединения подчиняются закону множественной пропорции. Примером является оксид железа вюстит, который может содержать от 0,83 до 0,95 атомов железа на каждый атом кислорода и, таким образом, содержать от 23% до 25% кислорода по массе. Идеальная формула - FeO, но из-за кристаллографических вакансий она составляет примерно Fe 0,95 O. В общем, измерения Пруста не были достаточно точными, чтобы обнаружить такие вариации.
Кроме того, изотопный состав элемента может варьироваться в зависимости от его источника, следовательно, его вклад в массу даже чистого стехиометрического соединения может варьироваться. Этот вариант используется в радиометрическом датировании с астрономического, атмосферного, океанического, земного и глубинного Земные процессы могут преимущественно концентрировать некоторые изотопы окружающей среды. За исключением водорода и его изотопов, эффект обычно невелик, но его можно измерить с помощью современных приборов.
Дополнительное примечание: многие природные полимеры различаются по составу (например, ДНК, белки, углеводы ) даже когда "чистый". Полимеры обычно не считаются «чистыми химическими соединениями», за исключением случаев, когда их молекулярная масса однородна (монодисперсна) и их стехиометрия постоянна. В этом необычном случае они все же могут нарушить закон из-за изотопных вариаций.
