Loi des proportions multiples - Law of multiple proportions

En chimie, la loi des proportions multiples stipule que si deux éléments forment plus d'un composé , alors les rapports des masses du deuxième élément qui se combinent avec une masse fixe du premier élément seront toujours des rapports de petits nombres entiers. Cette loi est parfois appelée loi de Dalton , du nom de John Dalton , le chimiste qui l'a exprimée le premier.

Par exemple, Dalton savait que l'élément carbone forme deux oxydes en se combinant avec l' oxygène dans des proportions différentes. Une masse fixe de carbone, disons 100 grammes, peut réagir avec 133 grammes d'oxygène pour produire un oxyde, ou avec 266 grammes d'oxygène pour produire l'autre. Le rapport des masses d'oxygène pouvant réagir avec 100 grammes de carbone est de 266:133 = 2:1, un rapport de petits nombres entiers. Dalton a interprété ce résultat dans sa théorie atomique en proposant (correctement dans ce cas) que les deux oxydes ont respectivement un et deux atomes d'oxygène pour chaque atome de carbone. Dans la notation moderne, le premier est CO ( monoxyde de carbone ) et le second est CO 2 ( dioxyde de carbone ).

John Dalton a exprimé cette observation pour la première fois en 1804. Quelques années auparavant, le chimiste français Joseph Proust avait proposé la loi des proportions définies , qui exprimait que les éléments se combinaient pour former des composés dans certaines proportions bien définies, plutôt que de se mélanger dans n'importe quelle proportion. ; et Antoine Lavoisier a prouvé la loi de conservation de la masse, qui a aidé Dalton. Une étude minutieuse des valeurs numériques réelles de ces proportions a conduit Dalton à proposer sa loi des proportions multiples. Ce fut une étape importante vers la théorie atomique qu'il proposera plus tard cette année-là, et elle a jeté les bases des formules chimiques des composés.

Un autre exemple de la loi peut être vu en comparant l'éthane (C 2 H 6 ) avec le propane (C 3 H 8 ). Le poids d'hydrogène qui se combine avec 1 g de carbone est de 0,252 g dans l'éthane et 0,224 g dans le propane. Le rapport de ces poids est de 1,125, ce qui peut être exprimé comme le rapport de deux petits nombres 9:8.

Limites

La loi des proportions multiples est mieux démontrée en utilisant des composés simples. Par exemple, si l'on essayait de le démontrer en utilisant les hydrocarbures décane (formule chimique C 10 H 22 ) et undécane (C 11 H 24 ), on trouverait que 100 grammes de carbone pourraient réagir avec 18,46 grammes d'hydrogène pour produire du décane ou avec 18,31 grammes d'hydrogène pour produire de l'undécane, pour un rapport de masses d'hydrogène de 121:120, ce qui n'est guère un rapport de "petits" nombres entiers.

La loi échoue avec les composés non stoechiométriques et ne fonctionne pas non plus bien avec les polymères et les oligomères .

Histoire

La loi des proportions multiples était une preuve clé de la théorie atomique, mais il n'est pas certain que Dalton ait découvert la loi des proportions multiples par accident et ait ensuite utilisé la théorie atomique pour l'expliquer, ou si sa loi était une hypothèse qu'il a proposée afin d'enquêter. la validité de la théorie atomique.

En 1792, Bertrand Pelletier a découvert qu'une certaine quantité d'étain se combine avec une certaine quantité d'oxygène pour former un oxyde d'étain, ou deux fois la quantité d'oxygène pour former un oxyde différent. Joseph Proust a confirmé la découverte de Pelletier et a fourni des mesures de la composition : un oxyde d'étain est composé de 87 parties d'étain et 13 parties d'oxygène, et l'autre est de 78,4 parties d'étain et 21,6 parties d'oxygène. Il s'agissait probablement d'oxyde d'étain (II) (SnO) et de dioxyde d'étain (SnO 2 ), et leurs compositions réelles sont de 88,1 % d'étain à 11,9 % d'oxygène et de 78,7 % d'étain à 21,3 % d'oxygène.

Les érudits qui ont examiné les écrits de Proust ont découvert qu'il disposait de suffisamment de données pour avoir découvert lui-même la loi des proportions multiples, mais d'une manière ou d'une autre, il ne l'a pas fait. En ce qui concerne les oxydes d'étain susmentionnés, si Proust avait ajusté ses chiffres pour une teneur en étain de 100 parties pour les deux oxydes, il aurait remarqué que 100 parties d'étain se combinent avec 14,9 ou 27,6 parties d'oxygène. 14,9 et 27,6 forment un rapport de 1:1,85, qui est de 1:2 si l'on pardonne l'erreur expérimentale. Il semble que cela ne soit pas venu à l'esprit de Proust, mais à Dalton.

Notes de bas de page

Bibliographie