Legge di composizione costante in chimica

In chimica, la legge della composizione costante (anche conosciuta come la legge di proporzioni definite) afferma che i campioni di un puro composto contiene sempre lo stesso elementi nello stesso massa proporzione. Questa legge, insieme alla legge di molteplici proporzioni, è la base per la stechiometria in chimica.

In altre parole, indipendentemente dal modo in cui un composto viene ottenuto o preparato, conterrà sempre gli stessi elementi nella stessa proporzione di massa. Ad esempio, anidride carbonica (CO₂) contiene sempre carbonio e ossigeno in un rapporto di massa 3: 8. Acqua (H₂O) consiste sempre di idrogeno e ossigeno in un rapporto di massa 1: 9.

La scoperta di questa legge è attribuita al chimico francese Joseph Proust, che attraverso una serie di esperimenti condotti dal 1798 al 1804 conclusero che i composti chimici consistevano in una composizione specifica. Considerando che la teoria atomica di John Dalton stava appena iniziando a spiegare che ogni elemento consisteva in un tipo di atomo e all'epoca, la maggior parte degli scienziati credeva ancora che gli elementi potessero combinarsi in qualsiasi proporzione, erano le deduzioni di Proust eccezionale.

Quando lavori con problemi di chimica usando questa legge, il tuo obiettivo è cercare il rapporto di massa più vicino tra gli elementi. Va bene se la percentuale è di qualche centesimo di sconto. Se stai utilizzando dati sperimentali, la variazione potrebbe essere ancora maggiore.

Ad esempio, supponiamo che usando la legge della composizione costante, si desideri dimostrare che due campioni di ossido rameico rispettano la legge. Il tuo primo campione è stato di 1,375 g di ossido rameico, che è stato riscaldato con idrogeno per produrre 1,098 g di rame. Per il secondo campione, 1,179 g di rame sono stati sciolti in acido nitrico per produrre nitrato di rame, che è stato successivamente bruciato per produrre 1.476 g di ossido rameico.

Per risolvere il problema, è necessario trovare la percentuale di massa di ciascun elemento in ciascun campione. Non importa se si sceglie di trovare la percentuale di rame o la percentuale di ossigeno. Dovresti semplicemente sottrarre uno dei valori da 100 per ottenere la percentuale dell'altro elemento.

Scrivi quello che sai:

Nel primo campione:

ossido di rame = 1.375 g
rame = 1.098 g
ossigeno = 1.375 - 1.098 = 0.277 g

percentuale di ossigeno in CuO = (0,277) (100%) / 1.375 = 20,15%

Per il secondo campione:

rame = 1.179 g
ossido di rame = 1.476 g
ossigeno = 1,476 - 1,179 = 0,297 g

percentuale di ossigeno in CuO = (0,297) (100%) / 1.476 = 20,12%

I campioni seguono la legge della composizione costante, consentendo cifre significative ed errori sperimentali.

A quanto pare, ci sono eccezioni a questa regola. Esistono alcuni composti non stechiometrici che presentano una composizione variabile da un campione all'altro. Un esempio è la wustite, un tipo di ossido di ferro che può contenere da 0,83 a 0,95 ferro per ogni ossigeno.

Inoltre, poiché esistono diversi isotopi di atomi, anche un normale composto stechiometrico può mostrare variazioni nella composizione di massa, a seconda dell'isotopo degli atomi presente. In genere, questa differenza è relativamente piccola, ma esiste e può essere importante. La proporzione di massa di acqua pesante rispetto all'acqua normale ne è un esempio.