Gesetz von mehreren Proportionen - Law of multiple proportions

In der Chemie besagt das Gesetz der multiplen Proportionen , dass, wenn zwei Elemente mehr als eine Verbindung bilden , die Massenverhältnisse des zweiten Elements, die sich mit einer festen Masse des ersten Elements verbinden, immer ein Verhältnis kleiner ganzer Zahlen sind. Dieses Gesetz wird manchmal als Dalton-Gesetz bezeichnet , benannt nach John Dalton , dem Chemiker, der es zuerst formulierte.

Dalton wusste zum Beispiel, dass das Element Kohlenstoff zwei Oxide bildet, indem es sich mit Sauerstoff in unterschiedlichen Anteilen verbindet. Eine feste Kohlenstoffmasse, sagen wir 100 Gramm, kann mit 133 Gramm Sauerstoff reagieren, um ein Oxid zu erzeugen, oder mit 266 Gramm Sauerstoff, um das andere zu produzieren. Das Verhältnis der Sauerstoffmassen, die mit 100 Gramm Kohlenstoff reagieren können, beträgt 266:133 = 2:1, ein Verhältnis kleiner ganzer Zahlen. Dalton interpretierte dieses Ergebnis in seiner Atomtheorie, indem er (in diesem Fall richtig) vorschlug, dass die beiden Oxide ein bzw. zwei Sauerstoffatome für jedes Kohlenstoffatom aufweisen. In moderner Schreibweise ist die erste CO ( Kohlenmonoxid ) und die zweite CO 2 ( Kohlendioxid ).

John Dalton drückte diese Beobachtung erstmals 1804 aus. Einige Jahre zuvor hatte der französische Chemiker Joseph Proust das Gesetz der bestimmten Proportionen vorgeschlagen , das ausdrückte, dass sich die Elemente in bestimmten wohldefinierten Proportionen zu Verbindungen verbinden, anstatt sich in irgendeinem Verhältnis zu mischen ; und Antoine Lavoisier bewies das Gesetz der Erhaltung der Masse, was Dalton half. Eine sorgfältige Untersuchung der tatsächlichen Zahlenwerte dieser Proportionen veranlasste Dalton, sein Gesetz der multiplen Proportionen vorzuschlagen. Dies war ein wichtiger Schritt in Richtung der Atomtheorie, die er später in diesem Jahr vorschlagen würde, und legte die Grundlage für chemische Formeln für Verbindungen.

Ein weiteres Beispiel für das Gesetz ist der Vergleich von Ethan (C 2 H 6 ) mit Propan (C 3 H 8 ). Das Gewicht von Wasserstoff, das sich mit 1 g Kohlenstoff verbindet, beträgt 0,252 g in Ethan und 0,224 g in Propan. Das Verhältnis dieser Gewichte beträgt 1,125, was als Verhältnis zweier kleiner Zahlen 9:8 ausgedrückt werden kann.

Einschränkungen

Das Gesetz der multiplen Proportionen lässt sich am besten mit einfachen Verbindungen demonstrieren. Versucht man dies beispielsweise anhand der Kohlenwasserstoffe Decan (chemische Formel C 10 H 22 ) und Undecan (C 11 H 24 ) zu demonstrieren , würde man feststellen, dass 100 Gramm Kohlenstoff mit 18,46 Gramm Wasserstoff zu Decan oder mit 18,31 Gramm Wasserstoff zur Herstellung von Undecan, bei einem Verhältnis der Wasserstoffmassen von 121:120, was kaum ein Verhältnis von "kleinen" ganzen Zahlen ist.

Das Gesetz versagt bei nicht-stöchiometrischen Verbindungen und funktioniert auch nicht gut bei Polymeren und Oligomeren .

Geschichte

Das Gesetz der multiplen Proportionen war ein wichtiger Beweis für die Atomtheorie, aber es ist ungewiss, ob Dalton das Gesetz der multiplen Proportionen zufällig entdeckte und dann die Atomtheorie zu seiner Erklärung verwendete, oder ob sein Gesetz eine Hypothese war, die er zu seiner Untersuchung vorschlug die Gültigkeit der Atomtheorie.

1792 entdeckte Bertrand Pelletier , dass sich eine bestimmte Menge Zinn mit einer bestimmten Menge Sauerstoff zu einem Zinnoxid oder der doppelten Menge Sauerstoff zu einem anderen Oxid verbinden wird. Joseph Proust bestätigte Pelletiers Entdeckung und lieferte Messungen der Zusammensetzung: ein Zinnoxid besteht aus 87 Teilen Zinn und 13 Teilen Sauerstoff und das andere besteht aus 78,4 Teilen Zinn und 21,6 Teilen Sauerstoff. Diese waren wahrscheinlich Zinn(II)-oxid (SnO) und Zinndioxid (SnO 2 ), und ihre tatsächlichen Zusammensetzungen sind 88,1 % Zinn – 11,9 % Sauerstoff und 78,7 % Zinn – 21,3 % Sauerstoff.

Gelehrte, die die Schriften von Proust überprüft haben, fanden heraus, dass er genug Daten hatte, um das Gesetz der multiplen Proportionen selbst zu entdecken, aber irgendwie tat er es nicht. In Bezug auf die oben genannten Zinnoxide hätte Proust seine Zahlen für einen Zinngehalt von 100 Teilen für beide Oxide angepasst, er hätte bemerkt, dass sich 100 Teile Zinn entweder mit 14,9 oder 27,6 Teilen Sauerstoff verbinden. 14,9 und 27,6 bilden ein Verhältnis von 1:1,85, also 1:2, wenn man Versuchsfehler verzeiht. Anscheinend ist Proust das nicht in den Sinn gekommen, aber Dalton ist es eingefallen.

Fußnoten

Literaturverzeichnis