Tabla de Contenidos
Vakion koostumuksen laki, joka tunnetaan myös nimellä vakiosuhteiden laki ja määrällisten suhteiden laki, sanoo, että saman puhtaan aineen eri näytteet koostuvat aina samoista kemiallisista alkuaineista samoissa massasuhteissa . Tämä tapahtuu riippumatta näytteen koosta, miten se on saatu tai miten sen koostumus määritetään.
Tämä laki yhdessä useiden suhteiden lain kanssa muodostaa perustan stoikiometrialle, joka on vastuussa kemialliseen reaktioon osallistuvien kemiallisten alkuaineiden ja yhdisteiden kvantitatiivisten osuuksien mittaamisesta.
Käyttämällä vakiokoostumuksen lakia
Vakion koostumuksen laki tekee erittäin helpoksi määrittää kunkin alkuaineen määrät, jotka puhtaan aineen näyte sisältää. Esimerkiksi tiedetään, että vesi sisältää vetyä ja happea massasuhteessa 1:9.
Joten jos haluat esimerkiksi määrittää, mikä massa vetyä on yhdistetty 150 g:aan happea vesinäytteessä, voit käyttää vedyn ja hapen suhdetta 1:9, koska se on aina veden koostumus.
Vakion koostumuksen lain historia
Jollekin, jolla on jo tietoa kemiasta ja tavasta, jolla aine on organisoitunut atomeiksi ja molekyyleiksi, tämä laki voi olla jokseenkin triviaali. On selvää, että laki juontaa juurensa siitä, että molekyylit koostuvat aina samasta määrästä atomeja. On kuitenkin erittäin tärkeää muistaa, että atomiteoriaa ei ollut vielä vahvistettu tämän lain julistamiseen mennessä.
Itse asiassa vakiokoostumuksen laki johtuu ranskalaisesta kemististä Joseph Proustista, joka vuosina 1798–1804 suoritti sarjan kokeita, joiden avulla hän päätti, että puhtailla aineilla on vakiokoostumus.
Esimerkkejä vakiokoostumuksen laista
Vakiokoostumuksen lakia käytetään usein stoikiometristen ongelmien ratkaisemiseen. Näissä tapauksissa sitä käytetään puhtaan aineen sisältämien alkuaineiden määriin liittyvien laskelmien tekemiseen. Katsotaanpa seuraava esimerkki, joka havainnollistaa tämän lain käyttöä:
Puhtaan aineen koostumuksen määrittäminen
Ongelma: Hiilivetynäyte palaa ylimääräisen hapen läsnä ollessa, jolloin muodostuu 3,52 g hiilidioksidia ja 1,80 g vettä. Kun tiedät, että hiilidioksidi sisältää 27,27 % hiiltä ja että vesi sisältää 1,80 % vetyä, määritä hiilivedyn koostumus.
Ratkaisu: Tämä ongelma voidaan ratkaista useilla tavoilla riippuen siitä, tunnetaanko hiilidioksidin ja veden molekyylikaavat vai eivät, mutta se on paljon helpompi ratkaista käyttämällä määrällisten suhteiden tai vakiokoostumuksen lakia.
Koska se on hiilivety, tiedämme, että yhdiste koostuu vain vedystä ja hiilestä, joten hiilivedyn koostumuksen määrittäminen edellyttää kutakin alkuainetta vastaavan massaprosentin määrittämistä.
Kaikki hiili on hiilidioksidissa, kun vety on vedessä, joten sinun on määritettävä kuinka paljon hiiltä on 3,52 g:ssa muodostunutta hiilidioksidia ja kuinka paljon vetyä on 1,8 g:ssa muodostunutta vettä. , ja tätä varten käytetään vakiokoostumuksen lakia.
Vaikka se ei ole itsestään selvää, vakiokoostumuksen lakia käytettiin tässä kahdesti:
- Ensimmäinen kerta oli olettamalla, että hiilen osuus 100 g:ssa hiilidioksidia olisi sama kuin 3,52 g:ssa hiilidioksidia, joka syntyi palaessa.
- Toinen oli, kun sama tehtiin vedellä, koska samaa osuutta vetyä 100 g:ssa vettä käytettiin laskettaessa palamisen aikana muodostuneen 1,80 g:n vettä olevan vedyn massaa.
Poikkeukset vakiokoostumuksen lakiin
Kuten monissa muissakin laeissa, vakiokoostumuksen lailla on myös poikkeuksensa. Tämä johtuu siitä, että on yhdisteitä, joiden koostumus vaihtelee.
Bertolides
Esimerkkinä tästä ovat ei-stökiömetriset yhdisteet, joita kutsutaan myös bertolidiyhdisteiksi.
Se on ryhmä ei-molekyylisiä kiinteitä yhdisteitä, joiden rakenteessa saattaa esiintyä epätäydellisyyksiä, joista osa atomeista puuttuu tai joidenkin atomien hapetusaste on erilainen. Tämä on erityisen yleistä siirtymämetallioksidien kanssa.
isotooppinen vaihtelu
Toinen tilanne, jossa määrällisten suhteiden laki ei täyty täydellisesti, on tapaukset, joissa verrataan kahden molekyylin koostumusta, jotka sisältävät ne muodostavien alkuaineiden eri isotooppeja. Esimerkiksi raskaassa vedessä, joka tunnetaan myös nimellä deuteriumoksidi, on kaksi deuteriumatomia, joiden massa on kaksi kertaa normaalivetyä suurempi. Tässä tapauksessa vedyn ja hapen välinen massasuhde on 2:9 raskaassa vedessä sen sijaan, että se olisi 1:9, kuten normaalissa vedessä.
Viitteet
Brown, T. (2021). Kemia: Keskustiede. (11. painos). Lontoo, Englanti: Pearson Education.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS ja Herranz, ZR (2020). Kemia (10. painos ). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
Reaktioiden stoikiometria. (2020, 30. lokakuuta). Haettu osoitteesta https://espanol.libretexts.org/@go/page/1821
Massakaava ja moolin käsite. (2020, 30. lokakuuta). Haettu osoitteesta https://espanol.libretexts.org/@go/page/1811
Varhaiset ideat atomiteoriassa. (2020, 30. lokakuuta). Haettu osoitteesta https://espanol.libretexts.org/@go/page/1802
