Lag om konstant komposition i kemi

I kemi, lagen om konstant sammansättning (även känd som lagen om bestämda proportioner) anger att prover av en ren förening innehåller alltid samma element i samma massa andel. Denna lag, tillsammans med lagen med flera proportioner, är grunden för stökiometri i kemi.

Med andra ord, oavsett hur en förening erhålls eller bereds, kommer den alltid att innehålla samma element i samma massproportion. Till exempel koldioxid (CO₂) innehåller alltid kol och syre i ett massförhållande av 3: 8. Vatten (H₂O) består alltid av väte och syre i ett massförhållande på 1: 9.

Upptäckten av denna lag krediteras den franska kemisten Joseph Proust, som genom en serie experiment genomförda från 1798 till 1804 drog slutsatsen att kemiska föreningar bestod av en specifik komposition. Att betrakta John Daltons atomteori började bara förklara att varje element bestod av en typ av atom och vid den tiden trodde de flesta forskare fortfarande att element kunde kombinera i valfri proportion, var Prousts avdrag exceptionell.

När du arbetar med kemiproblem med denna lag är ditt mål att leta efter det närmaste massförhållandet mellan elementen. Det är okej om procentsatsen är några hundraedelar av. Om du använder experimentdata kan variationen bli ännu större.

Låt oss till exempel säga att med lagen om konstant sammansättning vill du visa att två prover av kopparoxid följer lagen. Ditt första prov var 1,375 g kopparoxid, som upphettades med väte för att ge 1,098 g koppar. För det andra provet löstes 1,179 g koppar i salpetersyra för att producera kopparnitrat, som därefter brändes för att producera 1,476 g kopparoxid.

För att lösa problemet måste du hitta massprocenten av varje element i varje prov. Det spelar ingen roll om du väljer att hitta procenten koppar eller procentandelen syre. Du skulle helt enkelt subtrahera ett av värdena från 100 för att få procenten av det andra elementet.

Skriv ner vad du vet:

I det första provet:

kopparoxid = 1,375 g
koppar = 1,098 g
syre = 1,375 - 1,098 = 0,277 g

procent syre i CuO = (0,277) (100%) / 1,375 = 20,15%

För det andra provet:

koppar = 1,179 g
kopparoxid = 1,476 g
syre = 1,476 - 1,179 = 0,297 g

procent syre i CuO = (0,297) (100%) / 1,476 = 20,12%

Proverna följer lagen om konstant sammansättning, vilket möjliggör betydande siffror och experimentella fel.

Det visar sig att det finns undantag från denna regel. Det finns några icke-stökiometriska föreningar som uppvisar en variabel komposition från ett prov till ett annat. Ett exempel är wustite, en typ av järnoxid som kan innehålla 0,83 till 0,95 järn per syre.

Eftersom det finns olika isotoper av atomer kan till och med en normal stökiometrisk förening uppvisa variationer i masskomposition, beroende på vilken isotop av atomerna är närvarande. Vanligtvis är denna skillnad relativt liten, men den finns fortfarande och kan vara viktig. En massandel av tungt vatten jämfört med vanligt vatten är ett exempel.