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Das Gesetz der konstanten Zusammensetzung, das auch als Gesetz der konstanten Proportionen und als Gesetz der bestimmten Proportionen bekannt ist, besagt, dass verschiedene Proben derselben reinen Substanz immer aus denselben chemischen Elementen in denselben Massenanteilen bestehen . Dies geschieht unabhängig von der Größe der Probe, wie sie gewonnen wurde oder wie ihre Zusammensetzung bestimmt wird.
Dieses Gesetz bildet zusammen mit dem Gesetz der multiplen Anteile die Grundlage der Stöchiometrie, die für die Messung der quantitativen Anteile chemischer Elemente und Verbindungen verantwortlich ist, die an einer chemischen Reaktion beteiligt sind.
Mit dem Gesetz der konstanten Zusammensetzung
Das Gesetz der konstanten Zusammensetzung macht es sehr einfach, die Mengen jedes Elements zu bestimmen, die eine Probe einer reinen Substanz enthält. Beispielsweise ist bekannt, dass Wasser Wasserstoff und Sauerstoff im Massenverhältnis 1:9 enthält.
Wenn Sie also zum Beispiel bestimmen möchten, welche Masse an Wasserstoff in einer Wasserprobe mit 150 g Sauerstoff verbunden ist, können Sie das Wasserstoff-zu-Sauerstoff-Verhältnis von 1:9 verwenden, da dies immer die Zusammensetzung von Wasser sein wird. .
Geschichte des Gesetzes der konstanten Zusammensetzung
Für jemanden, der sich bereits mit Chemie und der Organisation von Materie in Atomen und Molekülen auskennt, mag dieses Gesetz etwas trivial sein. Es ist offensichtlich, dass das Gesetz seinen Ursprung darin hat, dass Moleküle immer aus der gleichen Anzahl von Atomen bestehen. Es ist jedoch sehr wichtig, sich daran zu erinnern, dass die Atomtheorie zum Zeitpunkt der Aufstellung dieses Gesetzes noch nicht etabliert war.
Tatsächlich wird das Gesetz der konstanten Zusammensetzung dem französischen Chemiker Joseph Proust zugeschrieben, der zwischen 1798 und 1804 eine Reihe von Experimenten durchführte, die ihm den Schluss erlaubten, dass reine Substanzen eine konstante Zusammensetzung haben.
Beispiele für das Gesetz der konstanten Zusammensetzung
Das Gesetz der konstanten Zusammensetzung wird oft verwendet, um Stöchiometrieprobleme zu lösen. In diesen Fällen wird es verwendet, um Berechnungen in Bezug auf die Mengen der in einer reinen Substanz vorhandenen Elemente durchführen zu können. Sehen wir uns das folgende Beispiel an, das die Verwendung dieses Gesetzes veranschaulicht:
Bestimmung der Zusammensetzung eines Reinstoffes
Problem: Eine Probe eines Kohlenwasserstoffs verbrennt in Gegenwart von überschüssigem Sauerstoff zu 3,52 g Kohlendioxid und 1,80 g Wasser. Wenn du weißt, dass Kohlendioxid 27,27 % Kohlenstoff und Wasser 1,80 % Wasserstoff enthält, bestimme die Zusammensetzung des Kohlenwasserstoffs.
Lösung: Dieses Problem kann auf verschiedene Arten gelöst werden, je nachdem, ob die Summenformeln von Kohlendioxid und Wasser bekannt sind oder nicht, aber es ist viel einfacher, das Gesetz der bestimmten Proportionen oder der konstanten Zusammensetzung zu verwenden.
Da es sich um einen Kohlenwasserstoff handelt, wissen wir, dass die Verbindung nur aus Wasserstoff und Kohlenstoff besteht, sodass die Bestimmung der Zusammensetzung des Kohlenwasserstoffs die Bestimmung des Massenprozentsatzes voraussetzt, der jedem Element entspricht.
Der gesamte Kohlenstoff befindet sich im Kohlendioxid, während der Wasserstoff im Wasser ist, also müssen Sie bestimmen, wie viel Kohlenstoff in den 3,52 g gebildetem Kohlendioxid und wie viel Wasserstoff in den 1,8 g gebildetem Wasser ist das Gesetz der konstanten Zusammensetzung wird verwendet.
Obwohl nicht selbstverständlich, wurde das Gesetz der konstanten Zusammensetzung hier zweimal angewandt:
- Das erste Mal war die Annahme, dass der Kohlenstoffanteil in 100 g Kohlendioxid derselbe ist wie in den 3,52 g Kohlendioxid, die durch Verbrennung entstehen.
- Die zweite war, als das gleiche mit Wasser gemacht wurde, da der gleiche Anteil an Wasserstoff in 100 g Wasser verwendet wurde, um die Masse an Wasserstoff zu berechnen, die in den 1,80 g Wasser vorhanden war, die sich bei der Verbrennung bildeten.
Ausnahmen vom Gesetz der konstanten Zusammensetzung
Wie viele andere Gesetze hat auch das Gesetz der konstanten Zusammensetzung seine Ausnahmen. Denn es gibt Verbindungen, deren Zusammensetzung variabel ist.
Bertolides
Ein Beispiel hierfür sind nichtstöchiometrische Verbindungen, auch Bertolid-Verbindungen genannt.
Es handelt sich um eine Familie nichtmolekularer fester Verbindungen, die Unvollkommenheiten in ihrer Struktur aufweisen können, wobei einige Atome fehlen oder einige Atome in unterschiedlichen Oxidationsstufen vorliegen. Dies ist besonders häufig bei Übergangsmetalloxiden der Fall.
Isotopenvariation
Eine andere Situation, in der das Gesetz der bestimmten Proportionen nicht perfekt erfüllt ist, ist in jenen Fällen, in denen die Zusammensetzung zweier Moleküle verglichen wird, die unterschiedliche Isotope der Elemente enthalten, aus denen sie bestehen. Beispielsweise hat schweres Wasser, auch als Deuteriumoxid bekannt, zwei Deuteriumatome, deren Masse doppelt so groß ist wie die von normalem Wasserstoff. In diesem Fall beträgt das Massenverhältnis zwischen Wasserstoff und Sauerstoff statt 1:9 wie in normalem Wasser 2:9 in schwerem Wasser.
Verweise
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