Das Gesetz der bestimmten Proportionen, auch Gesetz der konstanten Proportionen oder Proust-Gesetz genannt, besagt, dass sich in einer bestimmten chemischen Verbindung die Elemente in bestimmten und konstanten Massenverhältnissen verbinden.
Mit anderen Worten: Die Zusammensetzung einer chemischen Verbindung ist festgelegt und definiert, und die Bestandteile liegen in einem Verhältnis einfacher ganzer Zahlen vor. Dieses Gesetz ist ein Grundpfeiler der Chemie und war eines der ersten stöchiometrischen Gesetze, die aufgestellt wurden.
Da bei einer chemischen Reaktion keine Elementumwandlung stattfindet, bedeutet dies außerdem, dass das Massenverhältnis der verschiedenen Bestandteile, aus denen die Verbindung besteht, immer konstant ist.
Beispiele für das Gesetz bestimmter Proportionen
Hier sind drei Beispiele, die dieses Gesetz veranschaulichen:
Wassersynthese (Bildung von Wasserdampf)
Reaktion: 2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(g)
Bei dieser Reaktion reagieren zwei Volumina Wasserstoffgas mit einem Volumen Sauerstoffgas unter Bildung von zwei Volumina Wasserdampf. Dies entspricht dem Gesetz, da Anfangs- und Endvolumen in einem Verhältnis einfacher Ganzzahlen (2:1:2) zueinander stehen.
Ammoniakzersetzung
Reaktion: 2NH3(g) -> 3H2(g) + N2(g)
Bei dieser Reaktion zersetzen sich zwei Volumina Ammoniakgas und erzeugen drei Volumina Wasserstoffgas und ein Volumen Stickstoffgas. Auch diese Reaktion erfüllt das Gesetz, da das Anfangs- und das Endvolumen in einem einfachen ganzzahligen Verhältnis (2:3:1) zueinander stehen.
Zersetzung von Kaliumchlorat
Reaktion: 2KClO3(s) -> 2KCl(s) + 3O2(g)
Bei dieser Reaktion zersetzen sich zwei Mol festes Kaliumchlorat unter Bildung von zwei Mol festem Kaliumchlorid und drei Mol gasförmigem Sauerstoff. Auch die Umrechnung von Molen in Volumina unter Standardbedingungen entspricht dem oben genannten Gesetz.
Wer hat das Gesetz der bestimmten Proportionen aufgestellt?
Joseph Louis Proust veröffentlichte 1797 das Gesetz der bestimmten Proportionen.
Dieses Gesetz wurde im 18. Jahrhundert von anderen prominenten Chemikern in quantitativen Analysen implizit anerkannt und vom französischen Chemiker Joseph Louis Proust explizit gemacht und bestätigt.
Proust führte zahlreiche Untersuchungen durch und analysierte die Zusammensetzung einer Vielzahl chemischer Verbindungen. Mit ihnen entdeckte er, dass die Masse jedes chemischen Elements vor und nach der Bildung der Verbindung das gleiche Verhältnis hatte.
Prousts Gesetz widersprach den Schlussfolgerungen von Claude Louis Berthollet (1748-1822). Berthollet glaubte, dass die Zusammensetzungsbeziehungen der chemischen Elemente in einer Verbindung von den Bildungsbedingungen abhängen. Diese Diskrepanz löste zu Beginn des 19. Jahrhunderts eine heftige Kontroverse aus.
Zu denjenigen, die Proust unterstützten, gehörten Thomas Thomson, John Dalton, der Daltons Atommodell auf diesem Gesetz basierte, und der schwedische Chemiker Jöns Jacob Berzelius.
Im Jahr 1914 kam der russische Chemiker Nikolai Semenovich Kurnakov zu dem Schluss, dass Prousts stöchiometrische Verbindungen als spezielle Phasenklassentypen betrachtet werden sollten, die er nach John Dalton Daltonide nannte.
Es ist jedoch auch bekannt, dass intermetallische Verbindungen und einige Metalloxide das Verhältnis der Komponentenelemente innerhalb eines bestimmten Bereichs verändern und daher als nichtstöchiometrische Verbindungen oder Beltré-Verbindungen bezeichnet werden.
Bedeutung des Gesetzes der bestimmten Proportionen
Das Proustsche Gesetz ist in der Chemie von größter Bedeutung. Es bietet eine solide Grundlage für die Stöchiometrie, also die Untersuchung der quantitativen Beziehungen zwischen Reaktanten und Produkten in einer chemischen Reaktion.
Basierend auf diesem Gesetz können Chemiker die genauen Mengen an Reaktanten berechnen, die zur Herstellung einer bestimmten Produktmenge erforderlich sind, und umgekehrt. Diese Informationen sind für die chemische Synthese, die Arzneimittelformulierung, die Materialherstellung und viele andere industrielle und wissenschaftliche Anwendungen von entscheidender Bedeutung.
Dieses Gesetz ist auch für die Identifizierung und Charakterisierung chemischer Verbindungen von grundlegender Bedeutung. Wenn das Massenverhältnis bekannt ist, in dem sich Elemente in einer Verbindung verbinden, können chemische Analysen durchgeführt werden, um die Zusammensetzung einer unbekannten Substanz zu bestimmen.