일정한 비율의 법칙

Law of definite proportions

화학에서 프루스트의 법칙 또는 일정한 구성의 법칙이라고 불리는 확실한 비율의 법칙은 주어진 화학 화합물이 항상 고정 비율의 성분 요소를 포함하고 있으며(질량별) 그 원소와 준비 방법에 의존하지 않는다고 명시한다. 예를 들어, 산소는 순수한 물 샘플의 질량의 약 9/를 구성하는 반면, 수소는 질량의 나머지 9/를 구성한다: 화합물 안에 있는 두 원소의 질량은 항상 같은 비율이다. 다비례의 법칙과 함께 확실한 비율의 법칙은 스토이치측정법의 기초를 이룬다.[1]

역사

일정한 비율의 법칙은 1797년 조셉 프루스트에 의해 주어졌다. 이러한 관찰은 먼저 영국의 신학자 겸 화학자 조셉 프리스틀리와 연소 과정을 중심으로 한 프랑스의 귀족이자 화학자인 앙투안 라부아지에가 했다.

나는 이러한 실험을 통해 내가 이 회고록, viz를 시작할 때 확립한 원리를 추론함으로써 결론을 내릴 것이다. 다른 많은 금속들과 마찬가지로 철은 모든 진정한 조합, 즉 산소의 두 가지 일정한 비율과 결합하는 자연의 법칙을 따른다는 것이다. 이런 점에서 그것은 주석, 수은, 납과 다르지 않으며, 한 마디로 알려진 거의 모든 가연성 물질과 다르지 않다.

확실한 비율의 법칙은 현대 화학자에게 분명해 보일 수 있는데, 바로 화학적 화합물의 정의에 내재되어 있다. 그러나 18세기 말, 화학적 화합물의 개념이 아직 완전히 개발되지 않았을 때, 그 법은 참신했다. 사실 처음 제안했을 때, 그것은 논쟁의 여지가 있는 진술이었고 다른 화학자들, 특히 프루스트의 동료 프랑스인 클로드 루이 베르톨레트에 의해 반대되었는데, 그는 원소들이 어떤 비율로 결합할 수 있다고 주장했다.[2] 이 토론의 존재는 당시 순수 화학 화합물과 혼합물의 구분이 아직 완전히 개발되지 않았음을 보여준다.[3]

확실한 비율의 법칙은 1803년부터 존 달튼이 추진한 원자 이론에 의해 기여했고 확고한 이론적 근거 위에 놓이게 되었는데, 이 이론은 물질은 이산 원자로 구성되어 있으며, 각 원소마다 하나의 원자가 있으며, 그 화합물은 고정된 원자의 서로 다른 유형의 조합으로 이루어져 있다고 설명했다. 비율의[4]

이와 관련된 초기 아이디어는 영국의 화학자 윌리엄 프라우트에 의해 공식화된 프라우트의 가설이었는데, 그는 수소 원자가 근본적인 원자 단위라고 제안했다. 이 가설에서 정수 법칙이 도출되었는데, 이것은 원자 질량이 수소 질량의 정수 배수라는 엄지의 법칙이었다. 이는 이후 1820년대와 30년대에 원자 질량의 보다 정제된 측정에 따라 거부되었는데, 특히 욘스 제이콥 베르젤리우스(Jöns Jacob Berzelius)에 의해 특히 염소의 원자 질량이 35.45로 가설과 양립할 수 없음을 밝혀냈다. 1920년대 이후로 이 불일치는 동위원소의 존재에 의해 설명되어 왔다; 동위원소의 원자 질량은 결합 에너지의 차이로 인한 질량 결함은 상당히 더 작으면서 정수 법칙을 만족하는 것에 매우 가깝다.[5]

비스토이치계 화합물/이소토프

주요기사 : 비스토이치계 화합물

비록 현대 화학의 기초에서 매우 유용하지만, 확실한 비율의 법칙은 보편적으로 사실인 것은 아니다. 원소 조성이 표본마다 다를 수 있는 비스토리히메트릭 화합물이 존재한다. 그러한 화합물은 다분히 법칙을 따른다. 산화철 뷔스티이트가 그 예로서, 모든 산소 원자에 대해 0.83~0.95개의 철 원자를 함유할 수 있으며, 따라서 질량별로 23~25%의 산소를 함유하고 있다. 이상적인 공식은 FeO이지만 결정학적 결함으로 인해 FeO에0.95 관한 것이다. 일반적으로 프루스트의 측정은 그러한 변동을 감지하기에 충분히 정확하지 않았다.

또한 원소의 동위원소 구성은 그 출처에 따라 달라질 수 있으므로 순수한 스토이치계 화합물의 질량에 대한 기여는 다를 수 있다. 천문학, 대기, 해양, 지각 및 심층 지구 공정이 일부 환경 동위원소를 우선적으로 농축할 수 있기 때문에 이러한 변화는 방사선 데이트에 사용된다. 수소와 그 동위원소를 제외하고, 효과는 대개 작지만 현대식 계측기로 측정할 수 있다.

추가적인 언급: 많은 천연 중합체들은 심지어 "순수"할 때에도 구성에서 다양하다. 폴리머는 분자량이 균일하고(단일 분자 분자 분자 분자 분자량) 스토이치측정법이 일정한 경우를 제외하고는 일반적으로 "순수화학 화합물"로 간주되지 않는다. 이 특이한 경우, 동위원소 변화로 인해 여전히 법을 위반할 수 있다.

참조

  1. ^ 줌달, S. S. "화학" 히스, 1986: 렉싱턴, MA. ISBN0-669-04529-2.
  2. ^ 달튼, J. (1808). Perstollet은 모든 화학 조합에서 구성 원리의 비율에 무감각한 등급이 존재한다는 의견을 가지고 있다고 인용했다.
  3. ^ 프루스트는 화합물이 프루스트, J.-L.(1806) 등 일정한 비율을 가진 재료에만 적용된다고 주장했다. Sur les 광산 de co발트, 니켈 등 자동차, Journal de Bittle, 63:566-8. 모리스 크로슬랜드, 에드, "The Science of Matter: The Historical Survey, A Historical Survey, UK: Penguin, 1971. 2008-05-08에 접속했다.
  4. ^ 달튼, J. (1808). 새로운 화학 철학 체계, 제1권, 맨체스터. 발췌하다. 2008-05-08에 접속했다.
  5. ^ Gamow, George (1987). One Two Three... Infinity: Facts and Speculations of Science (Bantam Science and Mathematics ed.). Bantam. pp. 151–154. ISBN 978-0486256641.