Закон кратных пропорций - Law of multiple proportions

В химии закон множественных пропорций заявляет, что если два элементы сформировать более одного сложный между ними, то отношения масс второго элемента, которые в сочетании с фиксированной массой первого элемента всегда будут отношениями малых целых чисел.[1] Этот закон иногда называют Закон Дальтона, названный в честь Джон Далтон, химик, который первым выразил это.

Например, Далтон знал, что элемент углерод образует два оксиды в сочетании с кислород 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, которые могут реагировать со 100 граммами углерода, составляет 266: 133 = 2: 1, отношение малых целых чисел.[2] 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 первым является СО (монооксид углерода ), а второй - CO2 (углекислый газ ).

Джон Далтон впервые высказал это наблюдение в 1804 году.[3] Несколькими годами ранее Французский химик Джозеф Пруст предложил закон определенных пропорций, в котором говорилось, что элементы объединяются с образованием соединений в определенных четко определенных пропорциях, а не смешиваются в любой пропорции; и Антуан Лавуазье доказал закон сохранения массы, который выручил Дальтона. Тщательное изучение реальных числовых значений этих пропорций привело Дальтона к предложению закона множественных пропорций. Это был важный шаг к атомная теория что он предложит позже в том же году, и это заложило основу для химические формулы для соединений.

Другой пример закона можно увидеть, сравнив этан (C2ЧАС6) с пропаном (C3ЧАС8). 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 кто-то пытался продемонстрировать это с помощью углеводороды декан (химическая формула C10ЧАС22) и ундекан (C11ЧАС24), можно было бы обнаружить, что 100 граммов углерода могут реагировать с 18,46 граммами водорода с образованием декана или с 18,31 граммами водорода с образованием ундекана при соотношении масс водорода 121: 120, что вряд ли является отношением «малое». целые числа.

Закон не срабатывает нестехиометрические соединения а также не работает с полимеры и олигомеры.

История

Закон множественных пропорций был ключевым доказательством теории атома, 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, чтобы исследовать справедливость атомной теории.[4]

В 1792 г. Бертран Пеллетье обнаружили, что определенное количество олова соединяется с определенным количеством кислорода с образованием одного оксида олова или в два раза больше кислорода с образованием другого оксида.[5][6] 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 (SnO2), а 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.[7]

Сноски

  1. ^ "определение закона множественных пропорций". groups.molbiosci.northwestern.edu. Получено 26 октября 2017.
  2. ^ Petrucci, Ralph H .; Харвуд, Уильям S .; Херринг, Ф. Джеффри (2002). Общая химия: принципы и современные приложения (8-е изд.). Река Аппер Сэдл, штат Нью-Джерси: Prentice Hall. п.37. ISBN  978-0-13-014329-7. LCCN  2001032331. OCLC  46872308.CS1 maint: ref = harv (связь)
  3. ^ "закон кратных пропорций | химия". Энциклопедия Британника. Получено 26 октября 2017.
  4. ^ Роско и Харден (1896 г.). Новый взгляд на атомную теорию Далтона, п. 4
  5. ^ Пеллетье (1792). Annales de Chimie, т. 12. С. 225-240.
  6. ^ Пруст (1800). Journal de Physique, т. 51, стр. 173
  7. ^ Генри (1854 г.). Воспоминания ..., п. 82

Библиография