Закон определенных пропорций
В химии , закон определенных пропорций , иногда называемый законом Пруста или Законом постоянного состава , утверждает, что данное данный Химическое соединение всегда содержит свои компонентные элементы в фиксированном соотношении (по массе) и не зависит от его источника и метода подготовки. Например, кислород состоит из 8 / 9 массы любого образца чистой воды , в то время как водород составляет оставшийся 1 / 9 массы: масса двух элементов в соединении всегда в одном соотношении. Наряду с законом множественных пропорций , закон определенных пропорций составляет основу стехиометрии . [ 1 ]
История
[ редактировать ]Закон определенной пропорции был дан Джозефом Прустом в испанском городе Сеговии в 1797 году. [ 2 ] Это наблюдение было впервые сделано английским богословом и химиком Джозефом Пристли , а также Антуан Лавуазье , французским дворянином и химиком, сосредоточенными на процессе сжигания. Вот как Пруст сформулировал закон в 1794 году. [ 3 ]
Я заключу, выводя из этих экспериментов принцип, который я установил в начале этого мемуара, а именно. Это железо, как и многие другие металлы, подлежит закону природы, который представляет собой в каждой истинной комбинации, то есть, что он объединяется с двумя постоянными пропорциями кислорода. В этом отношении это не отличается от олова, ртути и свинца, и, одним словом, почти каждому известному горючим.
- Джозеф Л. Пруст, Исследование по Bleu de Prussia, Journal dehique ...
Закон определенных пропорций может показаться очевидным для современного химика, присущего самому определению химического соединения. Однако в конце 18 -го века, когда концепция химического соединения еще не была полностью развита, закон был новым. Фактически, когда он впервые предложил, это было противоречивое заявление, которое было против других химиков, в первую очередь, товарищ по французе Пруста Клод Луи Бертолле , который утверждал, что элементы могут объединиться в любой пропорции. [ 4 ] Существование этой дискуссии демонстрирует, что в то время различие между чистыми химическими соединениями и смесями еще не было полностью развито. [ 5 ]
Закон определенных пропорций внес свой вклад и был установлен на твердой теоретической основе по атомной теории , которую Джон Далтон продвигал, начиная с 1803 года, которая объясняла вопрос, состоящий из дискретных атомов , что был один тип атома для каждого элемента и и что соединения были сделаны из комбинаций различных типов атомов в фиксированных пропорциях. [ 6 ]
Связанной ранней идеей была гипотеза Прута , сформулированная английским химиком Уильямом Прутом , который предположил, что атом водорода был фундаментальной атомной единицей. Из этой гипотезы было получено все правило числа , которое было правилом, что атомные массы были целым числом массы водорода. Позже это было отвергнуто в 1820 -х и 30 -х годах после более утонченных измерений атомной массы, в частности, Йенсом Джейкобом Берзелиусом , что, в частности, показала, что атомная масса хлора составляла 35,45, что было несовместимо с гипотезой. С 1920 -х годов это расхождение было объяснено присутствием изотопов; Атомная масса любого изотопа очень близка к удовлетворению всего численного правила, [ 7 ] с массовым дефектом , вызванным различными энергиями связывания , значительно меньше.
Нестехиометрические соединения и изотопы
[ редактировать ]Несмотря на то, что он очень полезен в основе современной химии, закон определенных пропорций не является универсально верным. Существуют нестехиометрические соединения , элементарная композиция которой может варьироваться от образца к образцу. Такие соединения следуют закону множественной пропорции. Примером является оксида железа Wüstite , который может содержать от 0,83 до 0,95 атомов железа для каждого атома кислорода и, таким образом, содержит где -то от 23% до 25% кислорода по массе. Идеальная формула - FEO, но из -за кристаллографических вакансий она составляет около Fe 0,95 O. В целом измерения Пруста не были достаточно точными для обнаружения таких изменений.
Кроме того, изотопный состав элемента может варьироваться в зависимости от его источника, следовательно, его вклад в массу даже чисто -стехиометрического соединения может варьироваться. Это изменение используется в радиометрических датировании, поскольку астрономические , атмосферные , океанические , кору и глубокие земные процессы могут сконцентрировать некоторые изотопы окружающей среды преимущественно. За исключением водорода и его изотопов, эффект обычно невелик, но измеримый с современными инструментами.
Многие природные полимеры различаются по композиции (например, ДНК , белки , углеводы ), даже когда «чистый». Полимеры, как правило, не считаются «чистыми химическими соединениями», за исключением случаев, когда их молекулярная масса однородна (монодисперс), а их стехиометрия постоянна. В этом необычном случае они все еще могут нарушать закон из -за изотопных вариаций.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Zumdahl, SS «Химия» Хит, 1986: Лексингтон, Массачусетс. ISBN 0-669-04529-2 .
- ^ Знайте, что вы Испания-Сеговия (по-испански), 2022-07-06 , извлечен 2023-01-13
- ^ Пруст, JL (1794). «Выдержка из мемуаров под названием: исследование Bleu de Prussia» . Журнал физики, химии, естественной истории и искусства . 45 : 334-341 (в частности, стр. 341).
- ^ Далтон, Дж. (1808). доклада цит - , гл. II, что Бертолле придерживался мнения, что во всех химических союзах существуют бесчувственные градации в пропорциях составляющих принципов.
- ^ Пруст утверждал, что соединение применяется только к материалам с фиксированными пропорциями: Proust, J.-L. (1806). Sur Les Mines de Cobalt, Nickel et oures, Journal dehique , 63 : 566-8. Выдержка архивировала 2022-01-21 в The Wayback Machine , от Maurice Crosland, ed., Science of Matter: историческое исследование , Harmondsworth, Великобритания: Penguin, 1971. Доступ к 2008-05-08.
- ^ Далтон, Дж. (1808). Новая система химической философии, том 1 , Манчестер. Выдержка архивирована 2021-10-06 на машине Wayback . Доступ 2008-05-08.
- ^ Ганоу, Джордж (1987). ОДИН ДВА ТРИ ... БЕЗИННОСТЬ: Факты и спекуляции науки (Bantam Science and Mathematics Ed.). Петух. С. 151–154. ISBN 978-0486256641 .