Νόμος ορισμού καθοριστικών αναλογιών

ο νόμου καθορισμένων αναλογιών, μαζί με το νόμο πολλαπλών αναλογιών, αποτελούν τη βάση για την μελέτη στοιχειομετρίας στη χημεία. Ο νόμος καθορισμένων αναλογιών είναι επίσης γνωστός ως νόμος του Proust ή νόμος σταθερής σύνθεσης.

Ο νόμος καθορισμένων αναλογιών δηλώνει δείγματα α χημική ένωση θα περιέχει πάντα το ίδιο ποσοστό στοιχεία με μάζα. Η αναλογία μάζας των στοιχείων είναι σταθερή ανεξάρτητα από το πού προέρχονται τα στοιχεία, πώς παρασκευάζεται η ένωση ή οποιοδήποτε άλλο παράγοντα. Ουσιαστικά, ο νόμος βασίζεται στο γεγονός ότι ένα άτομο ενός συγκεκριμένου στοιχείου είναι το ίδιο με οποιοδήποτε άλλο άτομο αυτού του στοιχείου. Έτσι, ένα άτομο οξυγόνου είναι το ίδιο, είτε προέρχεται από πυρίτιο είτε από οξυγόνο στον αέρα.

Ο νόμος της σταθερής σύνθεσης είναι ένας ισοδύναμος νόμος, ο οποίος δηλώνει ότι κάθε δείγμα μιας ένωσης έχει την ίδια σύνθεση των στοιχείων από μάζα.

Ο νόμος καθορισμένων αναλογιών αναφέρει ότι το νερό θα περιέχει πάντα 1/9 υδρογόνο και 8/9 οξυγόνο κατά μάζα.

Το νάτριο και το χλώριο στο επιτραπέζιο αλάτι συνδυάζονται σύμφωνα με τον κανόνα στο NaCl. Το ατομικό βάρος του νατρίου είναι περίπου 23 και αυτό του το χλώριο είναι περίπου 35, οπότε από το νόμο μπορεί κανείς να συμπεράνει ότι αποσυνδέοντας 58 γραμμάρια NaCl θα παράγουν περίπου 23 γραμμάρια νατρίου και 35 γραμ. χλώριο.

Αν και ο νόμος καθορισμένων αναλογιών μπορεί να φανεί προφανής σε έναν σύγχρονο χημικό, ο τρόπος με τον οποίο τα στοιχεία συνδυάζονται δεν ήταν προφανής στις πρώτες ημέρες της χημείας μέχρι τα τέλη του 18ου αιώνα. Γάλλος χημικός Joseph Proust (1754-1826) πιστώνεται με την ανακάλυψη, αλλά ο αγγλικός χημικός και θεολόγος Joseph Priestly (1783-1804) και ο γάλλος χημικός Antoine Ο Lavoisier (1771-1794) ήταν ο πρώτος που δημοσίευσε το νόμο ως επιστημονική πρόταση το 1794, με βάση τη μελέτη καύση. Παρατήρησαν ότι τα μέταλλα συνδυάζονται πάντοτε με δύο αναλογίες οξυγόνου. Όπως γνωρίζουμε σήμερα, το οξυγόνο στον αέρα είναι ένα αέριο που αποτελείται από δύο άτομα, Ο₂.

Ο νόμος αμφισβητήθηκε έντονα όταν προτάθηκε. Γάλλος χημικός Claude Louis Berthollet (1748-1822) ήταν ένας αντίπαλος, τα επιχειρήματα στοιχεία θα μπορούσαν να συνδυαστούν σε οποιαδήποτε αναλογία για να σχηματίσουν ενώσεις. Δεν ήταν μέχρι που η ατομική θεωρία του αγγλικού φαρμακοποιού John Dalton (1766-1844) εξήγησε τη φύση των ατόμων που έγινε αποδεκτή ο νόμος καθορισμένων αναλογιών.

Αν και ο νόμος καθορισμένων αναλογιών είναι χρήσιμος στη χημεία, υπάρχουν εξαιρέσεις στον κανόνα. Ορισμένες ενώσεις είναι μη στοιχειομετρικού χαρακτήρα, που σημαίνει ότι η στοιχειακή τους σύνθεση ποικίλλει από το ένα δείγμα στο άλλο. Για παράδειγμα, wustite είναι ένας τύπος οξείδιο σιδήρου με μια στοιχειακή σύνθεση που κυμαίνεται μεταξύ 0,83 και 0,95 σίδερο άτομα για κάθε ένα άτομο οξυγόνου (23% -25% οξυγόνο κατά μάζα). Η ιδανική φόρμουλα για το οξείδιο του σιδήρου είναι το FeO, αλλά η κρυσταλλική δομή είναι τέτοια που υπάρχουν παραλλαγές. Ο τύπος για wustite γράφεται Fe_0.95Ο.

Επίσης, η ισοτοπική σύνθεση ενός δείγματος στοιχείων ποικίλλει ανάλογα με την πηγή του. Αυτό σημαίνει ότι η μάζα μιας καθαρής στοιχειομετρικής ένωσης θα είναι ελαφρώς διαφορετική ανάλογα με την προέλευσή της.

Τα πολυμερή ποικίλουν επίσης ως προς τη σύνθεση των στοιχείων κατά μάζα, αν και δεν θεωρούνται αληθινές χημικές ενώσεις υπό την αυστηρότερη χημική έννοια.