Νόμος καθορισμένων αναλογιών – Νόμος σταθερής σύνθεσης

Ο νόμος των καθορισμένων αναλογιών δηλώνει ότι οποιαδήποτε δείγματα μιας μεμονωμένης ένωσης περιέχουν την ίδια αναλογία στοιχείων κατά μάζα. Άλλα ονόματα του νόμου είναι νόμος του Προυστ ή ο νόμος της σταθερής σύνθεσης . Όποιο όνομα κι αν χρησιμοποιείτε, αυτός ο νόμος μαζί με τον νόμο των πολλαπλών αναλογιών αποτελούν τη βάση για τη στοιχειομετρία στη χημεία.

Παραδείγματα του νόμου των καθορισμένων αναλογιών

Για παράδειγμα, η αναλογία μάζας μεταξύ υδρογόνου και οξυγόνου είναι η ίδια σε οποιοδήποτε δείγμα καθαρού νερού (H₂ Ο). Η μοριακή μάζα του νερού είναι η μάζα των ατόμων υδρογόνου που προστίθενται στη μάζα των ατόμων οξυγόνου. Αυτοί οι αριθμοί βρίσκονται στον περιοδικό πίνακα.

μάζα νερού =(2 x μάζα υδρογόνου) + μάζα οξυγόνου =(2 x 1,01) + 16,00 =18,02

Το υδρογόνο αντιπροσωπεύει το 11,19% της μάζας της ένωσης:

% υδρογόνο =2,02/18,02 =0,112 =11,2%
% οξυγόνο =16,00/18,02 =0,888 =88,8%

Ένας άλλος τρόπος να το δούμε είναι ότι το νερό είναι πάντα 1/9 υδρογόνο και 8/9 οξυγόνο κατά μάζα.

Ο νόμος των αναλογιών ορισμού ισχύει και για τις ιοντικές ενώσεις. Για παράδειγμα, ο τύπος για το επιτραπέζιο αλάτι ή το χλωριούχο νάτριο είναι NaCl. Η ατομική μάζα του νατρίου είναι ~23 και η μάζα του χλωρίου είναι ~35. Με βάση την αναλογία μάζας μεταξύ των στοιχείων, αναμένετε ότι η διάσταση 58 γραμμαρίων NaCl θα δώσει 23 γραμμάρια νατρίου και 35 γραμμάρια χλωρίου.

Εάν δύο ενώσεις που αποτελούνται από τα ίδια στοιχεία έχουν διαφορετικές αναλογίες μάζας μεταξύ τους, ξέρετε ότι είναι δύο διαφορετικές ενώσεις. Έτσι, εάν έχετε δείγματα με δύο τύπους που χρησιμοποιούν τα ίδια στοιχεία, όπως CO και CO₂ , ξέρετε ότι είναι εντελώς διαφορετικές ενώσεις.

Εξαιρέσεις από το νόμο των καθορισμένων αναλογιών

Ο νόμος των καθορισμένων αναλογιών έχει εξαιρέσεις. Οι μη στοιχειομετρικές ενώσεις ποικίλλουν σε σύσταση μάζας από το ένα δείγμα στο άλλο. Για παράδειγμα, ο τύπος για το ορυκτό οξείδιο του σιδήρου που ονομάζεται wustite είναι Fe_0,95 O και όχι FeO επειδή η κρυσταλλική δομή επιτρέπει μικρές αποκλίσεις από τη στοιχειομετρική αναλογία.

Τα ισότοπα επηρεάζουν επίσης τη σύνθεση μάζας μιας ένωσης. Η αναλογία των ισοτόπων ενός δεδομένου στοιχείου ποικίλλει ανάλογα με την πηγή του. Αυτό οδηγεί σε δείγματα από διαφορετικές τοποθεσίες που έχουν διαφορετικές αναλογίες μάζας στοιχείων. Συνήθως, η διαφορά μάζας είναι μικρή, εκτός εάν μια ένωση περιέχει υδρογόνο.

Τα πολυμερή ποικίλλουν επίσης ως προς τη σύνθεση των στοιχείων ανά μάζα, ανάλογα με το πόσα μονομερή περιέχουν. Ωστόσο, οι χημικοί τους τύποι είναι συνήθως στοιχειομετρικές αναλογίες που τηρούν το νόμο των καθορισμένων αναλογιών.

Ιστορικό

Τα εύσημα για την ανακάλυψη του νόμου ανήκουν στον Γάλλο χημικό Joseph Proust, ο οποίος τον περιέγραψε το 1797. Ο Joseph Priestley και ο Antoine Lavoisier παρατήρησαν επίσης τον τρόπο με τον οποίο τα στοιχεία συνδυάζονται σε σταθερές αναλογίες.

Ο νόμος των αναλογιών ορισμού είναι σημαντικός στους καθημερινούς υπολογισμούς της χημείας, αλλά έχει επίσης ιστορική σημασία. Ήταν ένας από τους νόμους που υποστήριζαν την ατομική θεωρία του John Dalton το 1803.

Αναφορές

• Gamow, George (1987). One Two Three… Infinity:Facts and Speculations of Science (Bantam Science and Mathematics ed.). Κόκορας. ISBN 978-0486256641.
• Geng, Hua Y.; et al. (2012). «Ανωμαλίες στο μη στοιχειομετρικό διοξείδιο του ουρανίου που προκαλούνται από μια ψευδοφασική μετάβαση σημειακών ελαττωμάτων». Φυσ. Σεβ. Β . 85 (14):144111. doi:10.1103/PhysRevB.85.144111
• Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (2012). Χημεία των Στοιχείων (2η έκδ.). Elsevier. ISBN 0080501095.
• Proust, J.-L. (1806). «Sur les mines de cobalt, nickel et autres». Journal de Physique . 63:566-8.
• Zumdahl, S. S. (1986) Χημεία . Lexington, MA. ISBN 0-669-04529-2.