Закон множественных пропорций - Law of multiple proportions

В химии закон множественных пропорций гласит, что если два элемента образуют более одного соединения , то отношения масс второго элемента, которые объединяются с фиксированной массой первого элемента, всегда будут отношениями малых целых чисел. Этот закон иногда называют законом Далтона в честь Джона Далтона , химика, который первым выразил его.

Например, Дальтон знал, что элемент углерод образует два оксида , соединяясь с кислородом в разных пропорциях. Фиксированная масса углерода, скажем 100 граммов, может реагировать со 133 граммами кислорода с образованием одного оксида или с 266 граммами кислорода с образованием другого. Отношение масс кислорода, который может реагировать со 100 граммами углерода, составляет 266: 133 = 2: 1, отношение малых целых чисел. Дальтон интерпретировал этот результат в своей атомной теории, предположив (в данном случае правильно), что два оксида имеют один и два атома кислорода соответственно для каждого атома углерода. В современных обозначениях первый - это СО ( окись углерода ), а второй - СО 2 ( диоксид углерода ).

Джон Дальтон впервые высказал это наблюдение в 1804 году. Несколькими годами ранее французский химик Жозеф Пруст предложил закон определенных пропорций , который выразился в том, что элементы объединяются, образуя соединения в определенных четко определенных пропорциях, а не смешиваются в любой пропорции. ; и Антуан Лавуазье доказал закон сохранения массы, что помогло Дальтону. Тщательное изучение реальных числовых значений этих пропорций привело Дальтона к предложению закона множественных пропорций. Это был важный шаг к атомной теории, которую он предложит позже в том же году, и заложил основу химических формул для соединений.

Другой пример закона можно увидеть, сравнив этан (C 2 H 6 ) с пропаном (C 3 H 8 ). Вес водорода, который соединяется с 1 г углерода, составляет 0,252 г в этане и 0,224 г в пропане. Соотношение этих весов составляет 1,125, что может быть выражено как отношение двух маленьких чисел 9: 8.

Ограничения

Закон множественных пропорций лучше всего демонстрируется с помощью простых соединений. Например, если попытаться продемонстрировать это, используя углеводороды декан (химическая формула C 10 H 22 ) и ундекан (C 11 H 24 ), можно обнаружить, что 100 граммов углерода могут реагировать с 18,46 граммами водорода с образованием декана или 18,31 грамма водорода для получения ундекана при соотношении масс водорода 121: 120, что вряд ли является отношением «малых» целых чисел.

Закон не работает с нестехиометрическими соединениями, а также не работает с полимерами и олигомерами .

История

Закон множественных пропорций был ключевым доказательством атомной теории, но неясно, открыл ли Дальтон закон множественных пропорций случайно, а затем использовал атомную теорию для его объяснения, или же его закон был гипотезой, которую он предложил для исследования. справедливость атомной теории.

В 1792 году Бертран Пеллетье обнаружил, что определенное количество олова соединяется с определенным количеством кислорода с образованием одного оксида олова или в два раза больше кислорода с образованием другого оксида. Джозеф Пруст подтвердил открытие Пеллетье и предоставил измерения состава: один оксид олова состоит из 87 частей олова и 13 частей кислорода, а другой - 78,4 частей олова и 21,6 частей кислорода. Вероятно, это были оксид олова (II) (SnO) и диоксид олова (SnO 2 ), и их фактический состав: 88,1% олова - 11,9% кислорода и 78,7% олова - 21,3% кислорода.

Ученые, изучавшие труды Пруста, обнаружили, что у него было достаточно данных, чтобы самому открыть закон множественных пропорций, но почему-то он этого не сделал. Что касается вышеупомянутых оксидов олова, если бы Пруст скорректировал свои цифры на содержание олова в 100 частей для обоих оксидов, он бы заметил, что 100 частей олова будут соединяться либо с 14,9, либо с 27,6 частями кислорода. 14,9 и 27,6 образуют соотношение 1: 1,85, что составляет 1: 2, если простить экспериментальную ошибку. Кажется, это не пришло в голову Прусту, но это пришло в голову Далтону.

Сноски

Библиография