Zákon o konštantnom zložení v chémii

V chémii je zákon konštantného zloženia (známy aj ako zákon určité proporcie) uvádza, že vzorky čistého zlúčenina vždy obsahovať to isté prvky v rovnakom hmota Podiel. Tento zákon je spolu so zákonom viacerých rozmerov základom pre stechiometriu v chémii.

Inými slovami, bez ohľadu na to, ako sa zlúčenina získa alebo pripraví, bude vždy obsahovať rovnaké prvky v rovnakom hmotnostnom pomere. Napríklad oxid uhličitý (CO₂) vždy obsahuje uhlík a kyslík v hmotnostnom pomere 3: 8. Voda (H₂O) vždy pozostáva z vodíka a kyslíka v hmotnostnom pomere 1: 9.

Za objav tohto zákona sa pripisuje francúzsky chemik Joseph Proust, ktorý prostredníctvom série experimentov uskutočňovaných v rokoch 1798 až 1804 dospel k záveru, že chemické zlúčeniny pozostávajú zo špecifického zloženia. Ak vezmeme do úvahy atómovú teóriu Johna Daltona, len sa začína vysvetľovať, že každý prvok sa skladal z jedného typu atómu a v tom čase väčšina vedcov stále verila, že prvky sa môžu kombinovať v akomkoľvek pomere, Proustove odpočty boli výnimočná.

Keď pracujete s chemickými problémami pomocou tohto zákona, vaším cieľom je hľadať najbližší hmotnostný pomer medzi prvkami. Je to v poriadku, ak je percentuálny podiel pár stotín. Ak používate experimentálne údaje, variácia môže byť ešte väčšia.

Povedzme napríklad, že pomocou zákona konštantného zloženia chcete preukázať, že dve vzorky oxidu meďnatého sa riadia zákonom. Vaša prvá vzorka bola 1,375 g oxidu meďnatého, ktorý bol zahrievaný vodíkom za vzniku 1,098 g medi. V druhej vzorke sa 1,179 g medi rozpustilo v kyseline dusičnej za vzniku dusičnanu medi, ktorý sa následne spálil, čím sa získalo 1,476 g oxidu meďnatého.

Ak chcete problém vyriešiť, musíte nájsť hmotnostné percento každého prvku v každej vzorke. Nezáleží na tom, či sa rozhodnete nájsť percento medi alebo percento kyslíka. Jednoducho by ste odčítali jednu z hodnôt od 100, aby ste získali percento druhého prvku.

Napíšte, čo viete:

V prvej vzorke:

oxid medi = 1,375 g
meď = 1,098 g
kyslík = 1,375 - 1,098 = 0,277 g

percento kyslíka v CuO = (0,277) (100%) / 1,375 = 20,15%

V prípade druhej vzorky:

meď = 1,179 g
oxid medi = 1,476 g
kyslík = 1,476 - 1,179 = 0,297 g

percento kyslíka v CuO = (0,297) (100%) / 1,476 = 20,12%

Vzorky sa riadia zákonom o konštantnom zložení, umožňujúcom významné čísla a experimentálne chyby.

Ako sa ukazuje, existujú výnimky z tohto pravidla. Existuje niekoľko nestechiometrických zlúčenín, ktoré vykazujú variabilné zloženie z jednej vzorky na druhú. Príkladom je wustit, druh oxidu železa, ktorý môže obsahovať 0,83 až 0,95 železa na každý kyslík.

Tiež, pretože existujú rôzne izotopy atómov, môže aj normálna stechiometrická zlúčenina vykazovať variácie v hmotnostnom zložení v závislosti od toho, ktorý izotop atómov je prítomný. Tento rozdiel je zvyčajne relatívne malý, napriek tomu existuje a môže byť dôležitý. Príkladom je hmotnostný podiel ťažkej vody v porovnaní s bežnou vodou.