Zákon vícenásobných rozměrů - Law of multiple proportions

V chemii je zákon vícenásobných rozměrů uvádí, že pokud dva elementy tvoří více než jeden sloučenina mezi nimi, pak poměry hmotností druhého prvku, které se kombinují s pevnou hmotností prvního prvku, budou vždy poměry malých celých čísel.[1] Tento zákon se někdy nazývá Daltonův zákon, pojmenoval podle John Dalton, chemik, který to poprvé vyjádřil.

Například Dalton věděl, že prvek uhlík tvoří dva oxidy kombinací s kyslík v různých poměrech. Pevná hmotnost uhlíku, například 100 gramů, může reagovat se 133 gramy kyslíku za vzniku jednoho oxidu nebo s 266 gramy kyslíku za vzniku druhého. Poměr hmot kyslíku, který může reagovat se 100 gramy uhlíku, je 266: 133 = 2: 1, což je poměr malých celých čísel.[2] Dalton interpretoval tento výsledek ve své atomové teorii tím, že navrhl (v tomto případě správně), že dva oxidy mají jeden a dva atomy kyslíku pro každý atom uhlíku. V moderní notaci je první CO (kysličník uhelnatý ) a druhým je CO2 (oxid uhličitý ).

John Dalton poprvé vyjádřil toto pozorování v roce 1804.[3] Před několika lety se francouzština chemik Joseph Proust navrhl zákon určitých rozměrů, který vyjádřil, že prvky se spojily a vytvořily sloučeniny v určitých přesně definovaných poměrech, místo aby se míchaly v jakémkoli poměru; a Antoine Lavoisier prokázal zákon zachování hmoty, který pomohl Daltonovi. Pečlivé studium skutečných číselných hodnot těchto proporcí vedlo Daltona k návrhu jeho zákona vícenásobných proporcí. To byl důležitý krok směrem k atomová teorie že navrhne později ten rok, a to položilo základ chemické vzorce pro sloučeniny.

Dalším příkladem zákona je srovnání etanu (C2H6) s propanem (C.3H8). Hmotnost vodíku, který se kombinuje s 1 g uhlíku, je 0,252 gv etanu a 0,224 gv propanu. Poměr těchto vah je 1,125, což lze vyjádřit jako poměr dvou malých čísel 9: 8.

Omezení

Zákon vícenásobných rozměrů lze nejlépe demonstrovat pomocí jednoduchých sloučenin. Například pokud se to někdo pokusil demonstrovat pomocí uhlovodíky dekan (chemický vzorec C10H22) a undecane (C11H24), zjistili bychom, že 100 gramů uhlíku by mohlo reagovat s 18,46 gramy vodíku za vzniku dekanu nebo s 18,31 gramů vodíku za vzniku nedekanu, pro poměr vodíkových hmot 121: 120, což je stěží poměr „malého“ celá čísla.

Zákon selže s nestechiometrické sloučeniny a také nefunguje dobře polymery a oligomery.

Dějiny

Zákon vícenásobných rozměrů byl klíčovým důkazem atomové teorie, ale není jisté, zda Dalton zákon mnohonásobných rozměrů objevil náhodou, a poté k jeho vysvětlení použil atomovou teorii, nebo zda jeho zákon byl hypotézou, kterou navrhl za účelem vyšetřování platnost atomové teorie.[4]

V roce 1792 Bertrand Pelletier objevili, že určité množství cínu se spojí s určitým množstvím kyslíku za vzniku jednoho oxidu cínu, nebo dvojnásobného množství kyslíku za vzniku jiného oxidu.[5][6] Joseph Proust potvrdil Pelletierův objev a poskytl měření složení: jeden oxid cínu je 87 dílů cínu a 13 dílů kyslíku a druhý je 78,4 dílu cínu a 21,6 dílu kyslíku. To bylo pravděpodobné oxid cínatý (SnO) a oxid cínatý (SnO2) a jejich skutečné složení je 88,1% cínu - 11,9% kyslíku a 78,7% cínu - 21,3% kyslíku.

Vědci, kteří přezkoumali Proustovy spisy, zjistili, že má dostatek údajů, aby sám objevil zákon mnohonásobných rozměrů, ale nějak to neudělal. Pokud jde o výše uvedené oxidy cínu, měl by Proust upravit své údaje na obsah cínu 100 dílů pro oba oxidy, všiml by si, že 100 dílů cínu se bude kombinovat buď s 14,9 nebo 27,6 díly kyslíku. 14,9 a 27,6 tvoří poměr 1: 1,85, což je 1: 2, pokud člověk odpustí experimentální chybu. Zdá se, že to Proustovi nenapadlo, ale napadlo to Daltona.[7]

Poznámky pod čarou

  1. ^ "zákon definice vícenásobných rozměrů". groups.molbiosci.northwestern.edu. Citováno 26. října 2017.
  2. ^ Petrucci, Ralph H .; Harwood, William S .; Herring, F. Geoffrey (2002). Obecná chemie: principy a moderní aplikace (8. vydání). Horní sedlo, NJ: Prentice Hall. p.37. ISBN  978-0-13-014329-7. LCCN  2001032331. OCLC  46872308.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
  3. ^ "zákon vícenásobných rozměrů | chemie". Encyklopedie Britannica. Citováno 26. října 2017.
  4. ^ Roscoe & Harden (1896). Nový pohled na Daltonovu atomovou teorii, str. 4
  5. ^ Pelletier (1792). Annales de Chimie, sv. 12, str. 225-240
  6. ^ Proust (1800). Journal de Physique, sv. 51, str. 173
  7. ^ Henry (1854). Paměti..., str. 82

Bibliografie