Zakon stalnog sastava u kemiji

U kemiji je zakon stalnog sastava (poznat i kao zakon određene proporcije) navodi da su uzorci čiste spoj uvijek sadrže isto elementi u istom masa udio. Ovaj je zakon, zajedno sa zakonom višestrukih proporcija, osnova stehiometrije u kemiji.

Drugim riječima, bez obzira kako se spoj dobio ili pripremio, uvijek će sadržavati iste elemente u istom masnom omjeru. Na primjer, ugljični dioksid (CO)₂) uvijek sadrži ugljik i kisik u omjeru mase 3: 8. Voda (H₂O) uvijek se sastoji od vodika i kisika u omjeru mase 1: 9.

Otkrivanje ovog zakona pripisuje se francuskom kemičaru Joseph Proust, koji su kroz niz eksperimenata provedenih od 1798. do 1804. zaključili da se kemijski spojevi sastoje od specifičnog sastava. S obzirom na atomsku teoriju Johna Daltona tek je počelo objašnjavati da se svaki element sastoji od jedne vrste atoma i u to vrijeme, većina znanstvenika i dalje vjerovala da se elementi mogu kombinirati u bilo kojem omjeru, Proustovi su odbitci bili izuzetna.

Kada radite s problemima kemije koristeći ovaj zakon, vaš je cilj tražiti najbliži omjer mase između elemenata. U redu je ako je postotak isključen nekoliko stotina. Ako koristite eksperimentalne podatke, varijacija može biti još veća.

Na primjer, recimo da koristeći zakon stalnog sastava, želite pokazati da dva uzorka kuriksida poštuju zakon. Vaš prvi uzorak bio je 1,375 g kuriksida, koji je zagrijavan vodikom da bi se dobilo 1,098 g bakra. Za drugi uzorak, 1.179 g bakra je otopljeno u dušičnoj kiselini da bi se dobio bakreni nitrat, koji je potom spaljen da bi se dobio 1.476 g kuriksida.

Da biste riješili problem, trebate pronaći masni postotak svakog elementa u svakom uzorku. Nije važno da li ste odlučili pronaći postotak bakra ili postotak kisika. Jednostavno bi oduzeli jednu od vrijednosti od 100 da biste dobili postotak drugog elementa.

Zapišite što znate:

U prvom uzorku:

bakreni oksid = 1.375 g
bakar = 1.098 g
kisik = 1,375 - 1,098 = 0,277 g

postotak kisika u CuO = (0,277) (100%) / 1,375 = 20,15%

Za drugi uzorak:

bakar = 1.179 g
bakreni oksid = 1.476 g
kisik = 1,447 - 1,179 = 0,297 g

postotak kisika u CuO = (0,297) (100%) / 1,447 = 20,12%

Uzorci slijede zakon konstantnog sastava, omogućujući značajne brojke i eksperimentalnu pogrešku.

Kako se ispostavilo, postoje iznimke od ovog pravila. Postoje neki nestehiometrijski spojevi koji pokazuju varijabilni sastav od jednog uzorka do drugog. Primjer je wustite, vrsta željeznog oksida koja može sadržavati 0,83 do 0,95 željeza po svakom kisiku.

Također, budući da postoje različiti izotopi atoma, čak i normalan stehiometrijski spoj može prikazati promjene u sastavu mase, ovisno o izotopu atoma. Ta je razlika obično mala, ali ona postoji i može biti važna. Primjer je masovni udio teške vode u usporedbi s običnom vodom.