Leggi delle combinazioni chimiche
Le leggi riguardanti le combinazioni chimiche furono formulate nella prima
parte del sec. XIX. Esse costituiscono uno dei risultati fondamentali derivanti
dalle prime utilizzazioni di misure quantitative in chimica.
Nel 1799 Joseph Proust propose la legge delle
proporzioni definite (detta anche legge delle composizioni costanti). Questa
legge stabilisce che gli elementi che
formano un determinato composto si combinano secondo certe proporzioni
reciproche fisse, indipendentemente dal metodo di preparazione. Così il
calcare, o carbonato di calcio, contiene gli
elementi costituenti sempre nelle stesse percentuali in peso: 40% di calcio, 12%
di carbonio e 48% di ossigeno.
Nel 1803 John Dalton definì la legge
delle proporzioni multiple. Questa legge stabilisce che se due elementi
si combinano per formare più di un composto, il rapporto dei pesi del secondo
elemento che si combinano con una quantità in peso fissa del primo elemento
sarà dato da numeri piccoli e interi. Ad esempio, carbonio e ossigeno possono
formare due composti, il monossido di carbonio
e il biossido di carbonio. Per ottenere il
monossido di carbonio basta combinare 12 g di carbonio con 16 g di ossigeno,
mentre, per ottenere il biossido di carbonio, la stessa quantità di carbonio si
combina con 32 g di ossigeno. Così il rapporto fra le quantità in peso di
ossigeno che si combinano con 12 g di carbonio per formare i due composti è
(32/16) cioè 2. La legge dei pesi di
combinazione, proposta anch'essa da Dalton, stabilisce che in ogni
composto la proporzione fra i pesi di ogni elemento può essere espressa per
mezzo del peso atomico, o da un suo multiplo, di ogni elemento. Questa legge fu
scoperta prima che venisse postulata la teoria atomica e fu quindi espressa in
modo più generico. La legge dei pesi di combinazione può essere considerata
come direttamente derivata dalla teoria atomica. Nel caso dell'acqua, ogni
molecola di acqua è composta da due atomi di idrogeno (peso atomico circa 1) e
da un atomo di ossigeno (peso atomico circa 16). Di conseguenza, tutte le
molecole di acqua sono costituite da due parti di idrogeno e 16 parti di
ossigeno (in peso). Tutti gli altri composti possono essere analizzati in modo
equivalente.
Queste tre leggi, che furono il risultato delle prime tecniche sperimentali di
tipo quantitativo, furono proposte nella teoria atomica di Dalton (1803) (vedi atomo).
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