Gesetz von bestimmten Verhältnissen

In der Chemie, dem Gesetz von bestimmten Verhältnissen, hat manchmal das Gesetz von Proust genannt, stellt fest, dass eine chemische Zusammensetzung immer genau dasselbe Verhältnis von Elementen durch die Masse enthält. Auch Staaten, dass alle reinen Proben derselben Zusammensetzungen denselben Prozentsatz durch die Masse haben. Eine gleichwertige Erklärung ist das Gesetz der unveränderlichen Zusammensetzung, die feststellt, dass alle Proben einer gegebenen chemischen Zusammensetzung dieselbe elementare Zusammensetzung haben. Zum Beispiel macht sich Sauerstoff über / der Masse jeder Probe von reinem Wasser zurecht, während Wasserstoff das restliche / der Masse zusammensetzt. Zusammen mit dem Gesetz von vielfachen Verhältnissen bildet das Gesetz von bestimmten Verhältnissen die Basis der Stöchiometrie.

Geschichte

Diese Beobachtung wurde zuerst vom französischen Chemiker Joseph Proust gemacht, der auf mehreren Experimenten gestützt ist, die zwischen 1798 und 1804 durchgeführt sind. Gestützt auf solchen Beobachtungen hat Proust Erklärungen wie dieser 1806 abgegeben:

Das Gesetz von bestimmten Verhältnissen könnte offensichtlich dem modernen Chemiker scheinen, der der wirklichen Definition einer chemischen Zusammensetzung innewohnend ist. Am Ende des 18. Jahrhunderts, jedoch, als das Konzept einer chemischen Zusammensetzung noch nicht völlig entwickelt worden war, war das Gesetz neuartig. Tatsächlich, als zuerst vorgeschlagen, es eine umstrittene Behauptung war und von anderen Chemikern, am meisten namentlich dem Mitfranzosen Claude Louis Berthollet von Proust entgegengesetzt wurde, der behauptet hat, dass sich die Elemente in jedem Verhältnis verbinden konnten. Die Existenz dieser Debatte demonstriert, dass, zurzeit, die Unterscheidung zwischen reinen chemischen Zusammensetzungen und Mischungen noch nicht völlig entwickelt worden war.

Das Gesetz von bestimmten Verhältnissen beigetragen, und wurde auf einer festen theoretischen Basis durch, die Atomtheorie gelegt, dass John Dalton Anfang 1803 gefördert hat, der Sache als bestehend aus getrennten Atomen erklärt hat, dass es einen Typ des Atoms für jedes Element gab, und dass die Zusammensetzungen aus Kombinationen von verschiedenen Typen von Atomen in festen Verhältnissen gemacht wurden.

Eine zusammenhängende frühe Idee war die Hypothese von Prout, die vom englischen Chemiker William Prout formuliert ist, der vorgeschlagen hat, dass das Wasserstoffatom die grundsätzliche Atomeinheit war. Aus dieser Hypothese wurde die Regel der ganzen Zahl abgeleitet, die die Faustregel war, dass Atommassen Vielfachen der ganzen Zahl der Masse von Wasserstoff waren. Das wurde später in den 1820er Jahren und 30er Jahren im Anschluss an mehr raffinierte Maße der Atommasse namentlich von Jöns Jacob Berzelius zurückgewiesen, der insbesondere offenbart hat, dass die Atommasse des Chlors 35.45 war, der mit der Hypothese unvereinbar war. Seit den 1920er Jahren ist diese Diskrepanz durch die Anwesenheit von Isotopen erklärt worden; die Atommasse jedes Isotops ist sehr befriedigend der Regel der ganzen Zahl mit dem Massendefekt nah, der durch sich unterscheidende Bindungsenergien verursacht ist, die bedeutsam kleiner sind.

Nichtstochiometrische Zusammensetzungen

Obwohl sehr nützlich, im Fundament der modernen Chemie ist das Gesetz von bestimmten Verhältnissen nicht allgemein wahr. Dort bestehen Sie nichtstochiometrische Zusammensetzungen, deren sich elementare Zusammensetzung von der Probe bis Probe ändern kann. Ein Beispiel ist das Eisenoxid wüstite, der zwischen 0.83 und 0.95 Eisenatomen für jedes Sauerstoff-Atom enthalten, und so überall zwischen 23-%- und 25-%-Sauerstoff durch die Masse enthalten kann. Die ideale Formel ist FeO, aber wegen crystallographic Vakanzen wird es auf ungefähr Fe0.95O reduziert. Im Allgemeinen waren die Maße von Proust nicht genau genug, um solche Schwankungen zu entdecken.

Außerdem kann sich die isotopic Zusammensetzung eines Elements ändern abhängig von seiner Quelle folglich kann sich sein Beitrag zur Masse sogar einer reinen stochiometrischen Zusammensetzung ändern. Diese Schwankung wird in geochemical verwendet Datierung seitdem astronomisch, atmosphärisch, ozeanisch, crustal und tiefe Erdprozesse kann leichtere oder schwerere Isotope bevorzugt konzentrieren. Mit Ausnahme von Wasserstoff und seinen Isotopen ist die Wirkung gewöhnlich klein, aber ist mit der modernen Instrumentierung messbar.

Ein zusätzliches Zeichen: Viele natürliche Polymer ändern sich in der Zusammensetzung (zum Beispiel DNA, Proteine, Kohlenhydrate) selbst wenn "rein". Polymer werden allgemein "als reine chemische Zusammensetzungen" nicht betrachtet außer, wenn ihr Molekulargewicht (Monodispers) gleichförmig ist und ihre Stöchiometrie unveränderlich ist. In diesem ungewöhnlichen Fall können sie noch das Gesetz wegen isotopic Schwankungen verletzen.

Siehe auch


Lange Pistole / Vorhölle
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