La legge delle proporzioni definite

La legge delle proporzioni definite

La legge delle proporzioni definite (o legge di Proust, colui che l’ha scoperta) afferma che nei composti ciascun elemento chimico è presente sempre in modo costante, definito e caratteristico.

I composti sono sostanze costitute da atomi, molecole, o atomi e molecole diversi. Ciascun composto è quindi un individuo chimico perché non può esistere un altra sostanza con la stessa composizione chimica. Ad esempio, soltanto l’acqua è formata da due atomi di idrogeno e una di ossigeno; scrivendo in simboli H2O oppure OH2 parleremmo sempre dello stesso composto.

Facendo bruciare dei metalli a contatto con l’aria, questi formeranno degli ossidi, cioè composti di due elementi di cui uno è sempre l’ossigeno. Pesando la massa del metallo prima della reazione e la massa del composto ottenuto, tramite una sottrazione possiamo ricavare la massa dell’ossigeno. Facendo più prove con masse di un qualsiasi metallo sempre maggiori si noterà che il rapporto tra la massa del metallo con quella dell’ossigeno è sempre costante.

Grazie a questo rapporto, chiamato rapporto di combinazione, possiamo sapere la massa di un elemento, conoscendo la massa dell’altro elemento di un composto. Possiamo, inoltre, ricavare la percentuale di un elemento in un composto tramite una semplice proporzione. Il rapporto tra la massa di un elemento e il suo composto è uguale al rapporto tra la percentuale dell’elemento e quella totale (cioè 100).

Prendiamo ad esempio l’ossido di mercurio. Se questi ha una massa di 5,0 g, quella del mercurio sarà di 4,65 g mentre quella dell’ossigeno di 0,35 g. Per calcolare la percentuale del mercurio la proporzione sarà:

4,65 g : 5,0 g = x : 100

x = (4,65 g ∙ 100) : 5,0 g = 93

Il mercurio è presente al 93%. Calcoliamo adesso la percentuale dell’ossigeno:

0,35 g : 5,0 g = x : 100

x = (0,35 g ∙ 100) : 5,0 g = 7

L’ossigeno è presente nell’ossido di mercurio al 7%.

Come facciamo a sapere quanta quantità di idrogeno e di ossigeno c’è nell’acqua? Dato che la massa di un elemento è legato alla sua massa atomica, possiamo fare il rapporto tra le loro masse atomiche.

La massa atomica di due atomi di idrogeno è di 2,016 u mentre quella di un atomo di ossigeno è di 16,00 u. Il loro rapporto di combinazione è di 0,126 mentre la massa di una molecola di acqua è di 18,016 u.

Vediamo adesso le percentuali usando il metodo di prima:

2,016 u : 18,016 u = x : 100

Percentuale idrogeno: x = (2,016 u ∙ 100) : 18,016 u = 11,2

16,00 u : 18,016 u = x : 100

Percentuale ossigeno: x = (16,00 u ∙ 100) : 18,016 u = 88,8

Pertanto, nell’acqua l’ossigeno è presente all’88,8% mentre l’idrogeno all’ 11,2%.

Joseph Proust (1754-1826) è stato un chimico francese contemporaneo di Lavoisier che visse per molti anni in Spagna. Nel 1789, Lavoisier aveva affermato la legge della conservazione della massa come anche il fatto che un metallo riscaldandosi avrebbe formato della ruggine a contatto con l’aria. Lo studio dei minerali e dei composti metallici portò Proust a formulare nel 1791 la legge delle proporzioni definite.