Закон сталості складу: формулювання, приклади, значення

Одне і те ж хімічна сполука має постійний склад, незалежно від місця і способу отримання зразка. До такого висновку одним з перших прийшов засновник сучасної хімії, французький вчений А. де Лавуазьє. Він зумів визначити склад води, повітря, органічних речовин, вважав, що частинки входять до складу речовин в певних пропорціях. Пізніше іншим хіміком з Франції Ж. Л. Прустом був сформульований закон сталості складу. Обидва дослідника чимало сил доклали, щоб відстояти свої ідеї в суперечці з науковим співтовариством.

закон сталості складу

Погляди на будову речовини на межі XVIII і XIX століть

Хімічні елементи, з'єднуючись один з одним в різних співвідношеннях, утворюють безліч речовин. Кожне з них характеризується певним набором атомів і співвідношенням їх мас. Але до кінця XVIII століття багато вчених вважали інакше. Проблема для них полягала в неточності кількісних методик. До того ж позиції атомно-молекулярних поглядів на той час були хиткими, панувала теорія флогістону - міфічного елементу. В встановлення кількісного складу речовини значний внесок внесли:

• А. де Лавуазье;
• М. В. Ломоносов;
• Ж. Л. Пруст;
• Д. Дальтон.

Заслуга Ж. Л. Пруста полягає в тому, що він удосконалив кількісні методи Лавуазьє, суворо їм слідував. Вчений запропонував закон сталості складу, збереження співвідношень елементів у зразках сполук. Роботу в цьому напрямку Пруст почав ще наприкінці XVIII століття, але визнання його праці отримали лише в 1808 році. Джон Дальтон приблизно в цей же час ввів уявлення про атоми і масах цих частинок, кратних співвідношеннях.

Біографія Ж. Л. Пруста

Вчений, який запропонував закон сталості складу, з'явився на світ 26 вересня 1754 на заході Франції. Батько Жозефа Луї був аптекарем в місті Анже. Він і долучив сина до дослідів з хімічними речовинами. Юнак продовжив навчання в Парижі, де познайомився з Лавуазьє і його науковими ідеями. У 1776 році Пруст опублікував свої перші серйозні праці в області хімії. З 1799 по 1806 вчений керував лабораторією в Мадриді. У Францію Пруст повернувся в 1806 році. Після короткого перебування в Парижі Жозеф Луї відправився в рідні місця. У 1808-1816 роках отримали визнання його праці в галузі вивчення складу речовин, у тому числі глюкози. У 1817-му він вийшов у відставку і жив на самоті до кінця своїх днів (1826). Пруст був одним з видатних учених свого часу, Лицарем Почесного легіону, членом Королівської академії наук Неаполя.

Закон сталості складу. Приклади

Ж. Л. Пруст відкрив глюкозу, прославився блискучою перемогою в науковій полеміці зі співвітчизником Бертолле, причиною якої став закон сталості складу. Формулювання, запропоноване Прустом, свідчить: коли кілька елементів утворюють хімічно чистий зразок, то він складається з одних і тих самих атомів. Відносини їх мас і числа також носять постійний характер. Приклади:

1. Хлорид натрію (NaCl) можна отримати при взаємодії соляної кислоти з гідроксидом натрію. Другий спосіб - обробка соляною кислотою карбонату натрію. У двох різних хімічних реакціях отримуємо з'єднання, формула якого NaCl. І в першому, і в другому випадку речовина містить 39,33% натрію і 60,66% хлору.
2. Кисень (хімічний знак O) при утворенні молекули води з'єднується з одним і тим же кількістю водню (H). Якщо взаємодіє 1,11 г водню з 8,89 г кисню, то утворюється 10 г води (H₂O). Збільшення кількості одного з речовин призводить до такого ж результату. Чи не прореагують атоми того елемента, якого взяли в надлишку. Маса води в цьому досвіді залишається такою ж - 10 г, склад її молекул відображає формула H₂O.

закон сталості складу формулювання

Значення відкриття сталості складу

На початку XIX століття в теоретичної хімії утвердилися закони, які з'єднують речовини, описують їх співвідношення. Вивчали якісні та кількісні характеристики багато вчених, які запропонували універсальні формулювання. Основоположними були ідеї М. В. Ломоносова про збереження маси в хімічних перетвореннях. Встановлений Ж. Л. Прустом закон сталості складу також має велике значення для науки і практики. На підставі цієї закономірності формулу води записують тільки у вигляді H₂O, а склад сірчаної кислоти - H₂SO₄. Але закон Пруста не має такого всеосяжного характеру, як вчення Ломоносова. Тому його формулювання уточнили після відкриття ізотопів. Так називають атоми одного і того ж елемента, які мають різну масу. Співвідношення часток у складі зразка є постійною величиною, але тільки за умови незмінного ізотопного складу. Наприклад, масовий склад водню і кисню в звичайній та важкій воді відрізняється. Друга рідина містить ізотоп водню - дейтерій. Маса важкої води більше, ніж звичайної.

Сучасні погляди на склад речовини

закон сталості складу приклади

У відповідності з формулюванням Пруста співвідношення мас атомів, що складають певну речовину, носить постійний характер, не залежить від способу отримання зразка. На початку XX століття при вивченні сплавів металів були відкриті з'єднання зі змінним складом. У цьому випадку одиниці ваги одного хімічного елемента можуть відповідати різні маси іншого елемента. Наприклад, у з'єднаннях талію з вісмутом на одиницю маси першого припадає від 1,2 до 1,8 одиниці ваги другого елементу. Такі приклади можна знайти серед интерметаллических речовин, оксидів, сполук сірки, азоту, вуглецю, водню з металами. Отже, закони, відкриті Прустом і Дальтоном, справедливі повністю тільки щодо тих речовин, що мають молекулярну будову. До них відносяться багато кислоти, оксиди, гідриди. Якісна і кількісна структура подібних з'єднань є постійною. Наприклад, склад води в атмосфері, Світовому океані, льодовиках і живих організмах відображає формула H₂O.