Закон за постоянен състав в химията

В химията законът за постоянен състав (известен още като закон на определени пропорции) заявява, че проби от чиста съединение винаги съдържат едно и също елементи в същото маса пропорционално. Този закон, заедно със закона за множество пропорции, е основа за стехиометрията в химията.

С други думи, колкото и да е съединение получено или приготвено, то винаги ще съдържа едни и същи елементи в една и съща масова пропорция. Например въглероден диоксид (CO₂) винаги съдържа въглерод и кислород в съотношение на масата 3: 8. Вода (H₂О) винаги се състои от водород и кислород в съотношение на масата 1: 9.

Откриването на този закон се кредитира на френския химик Джоузеф Пруст, който чрез поредица от експерименти, проведени от 1798 до 1804 г., заключи, че химичните съединения се състоят от специфичен състав. Като се има предвид атомната теория на Джон Далтън едва започваше да обяснява, че всеки елемент се състои от един тип атом и по онова време повечето учени все още вярваха, че елементите могат да се комбинират във всякаква пропорция, приспаданията на Пруст бяха изключителен.

Когато работите с проблемите на химията, използвайки този закон, целта ви е да потърсите най-близкото съотношение на масата между елементите. Добре е, ако процентът е на разстояние от няколко стотни. Ако използвате експериментални данни, вариацията може да е още по-голяма.

Например, да кажем, че използвайки закона за постоянен състав, вие искате да демонстрирате, че две проби от куприков оксид спазват закона. Първата ви проба беше 1,375 g меден оксид, който беше нагрят с водород, за да се получат 1,098 g мед. За втората проба 1.179 g мед се разтваря в азотна киселина за получаване на меден нитрат, който впоследствие се изгаря, за да се получат 1,447 g меден оксид.

За да разрешите проблема, трябва да намерите масовите проценти от всеки елемент във всяка проба. Няма значение дали решите да намерите процента на медта или процента на кислорода. Просто ще извадите една от стойностите от 100, за да получите процента от другия елемент.

Напишете какво знаете:

В първата извадка:

меден оксид = 1,375 g
мед = 1.098 g
кислород = 1,375 - 1,098 = 0,277 g

процент на кислород в CuO = (0,277) (100%) / 1,375 = 20,15%

За втората извадка:

мед = 1.179 g
меден оксид = 1.476 g
кислород = 1,447 - 1,179 = 0,297 g

процент на кислород в CuO = (0.297) (100%) / 1.476 = 20.12%

Пробите следват закона на постоянния състав, което позволява значителни цифри и експериментална грешка.

Както се оказва, има изключения от това правило. Има някои нестехиометрични съединения, които проявяват променлив състав от една проба до друга. Пример е wustite, вид железен оксид, който може да съдържа 0,83 до 0,95 желязо на всеки кислород.

Освен това, тъй като има различни изотопи на атоми, дори едно нормално стехиометрично съединение може да показва промени в състава на масата, в зависимост от това кой изотоп на атомите присъства. Обикновено тази разлика е сравнително малка, но въпреки това тя съществува и може да бъде важна. Масовият дял на тежката вода в сравнение с обикновената вода е пример.