Wet van constante samenstelling in de chemie

In de chemie is de wet van constante samenstelling (ook bekend als de wet van bepaalde verhoudingen) stelt dat monsters van een pure verbinding altijd hetzelfde bevatten elementen in hetzelfde massa proportie. Deze wet vormt samen met de wet van meerdere proporties de basis voor stoichiometrie in de chemie.

Met andere woorden, ongeacht hoe een verbinding wordt verkregen of bereid, hij zal altijd dezelfde elementen in dezelfde massaverhouding bevatten. Kooldioxide (CO₂) bevat altijd koolstof en zuurstof in een massaverhouding van 3: 8. Water (H₂O) bestaat altijd uit waterstof en zuurstof in een massaverhouding van 1: 9.

De ontdekking van deze wet wordt toegeschreven aan de Franse chemicus Joseph Proust, die door middel van een reeks experimenten die tussen 1798 en 1804 werden uitgevoerd, concludeerden dat chemische verbindingen uit een specifieke samenstelling bestonden. De atoomtheorie van John Dalton was nog maar net begonnen uit te leggen dat elk element uit één type atoom bestond en in die tijd geloofden de meeste wetenschappers nog dat elementen in elke verhouding konden worden gecombineerd, de conclusies van Proust waren dat uitzonderlijk.

Wanneer u met scheikundeproblemen werkt met behulp van deze wet, is het uw doel om te zoeken naar de dichtstbijzijnde massaverhouding tussen de elementen. Het is oké als het percentage een paar honderdsten lager is. Als u experimentele gegevens gebruikt, is de variatie mogelijk nog groter.

Stel dat u met behulp van de wet van constante samenstelling wilt aantonen dat twee monsters van koperoxide zich aan de wet houden. Uw eerste monster was 1,375 g koperoxide, dat werd verwarmd met waterstof om 1,098 g koper op te leveren. Voor het tweede monster werd 1,179 g koper opgelost in salpeterzuur om kopernitraat te produceren, dat vervolgens werd verbrand tot 1,476 g koperoxide.

Om het probleem op te lossen, moet u het massapercentage van elk element in elk monster vinden. Het maakt niet uit of u kiest voor het percentage koper of het percentage zuurstof. Je trekt gewoon een van de waarden af ​​van 100 om het percentage van het andere element te krijgen.

Schrijf op wat je weet:

In het eerste voorbeeld:

koperoxide = 1,375 g
koper = 1,098 g
zuurstof = 1,375 - 1,098 = 0,277 g

procent zuurstof in CuO = (0.277) (100%) / 1.375 = 20.15%

Voor het tweede monster:

koper = 1,179 g
koperoxide = 1,476 g
zuurstof = 1,476 - 1,179 = 0,297 g

procent zuurstof in CuO = (0.297) (100%) / 1.476 = 20.12%

De monsters volgen de wet van constante samenstelling, waardoor significante cijfers en experimentele fouten mogelijk zijn.

Het blijkt dat er uitzonderingen zijn op deze regel. Er zijn enkele niet-stoichiometrische verbindingen die een variabele samenstelling van het ene monster naar het andere vertonen. Een voorbeeld is wustite, een type ijzeroxide dat 0,83 tot 0,95 ijzer per zuurstof kan bevatten.

Omdat er verschillende isotopen van atomen zijn, kan zelfs een normale stoichiometrische verbinding variaties in massasamenstelling vertonen, afhankelijk van welke isotoop van de atomen aanwezig is. Dit verschil is doorgaans relatief klein, maar het bestaat wel en kan belangrijk zijn. Het massaaandeel van zwaar water vergeleken met gewoon water is een voorbeeld.