Закон простых кратных отношений

Закон постоянства состава был теоретически обоснован в 1800-1810 гг. английским ученым Дж. Дальтоном (1766-1844), который на основе атомической гипотезы не только подтвердил этот закон, но и открыл новый закон - закон простых кратных отношений.

Закон простых кратных отношений утверждает, что если два химических элемента образуют друг с другом несколько химических соединений, то весовые количества одного из элементов, приходящиеся в этих соединениях на одно и то же весовое количеств другого элемента, относятся между собой как небольшие целые числа.

Этот закон был установлен не на основе опытных данных, а был выведен из атомистических представлений, согласно которым предполагались целочисленные соотношения атомов в соединениях. Например, при образовании нескольких соединений из двух элементов их атомы соединяются друг с другом в молекулы различного, но определенного состава. Так, молекула оксида углеродаСО построена из одного атома углерода и одного атома кислорода, а в состав молекулы диоксида углеродаСО₃ входит один атом углерода и два атома кислорода. Ясно, что масса кислорода, приходящаяся на одну и ту же массу углерода, во втором соединении в два раза больше, чем в первом. Аналогичным образом, Весовые количества азота , соединяющиеся с одинаковым весовым количеством кислорода в оки­си азота NO и закиси азота N₂O относятся как 1:2 (рис. 4.1).

Рис. 4. 1.Различные соединения азота с кислородом

Из закона простых кратных отношений следует, что атомы элементов соединяются в молекулы, причем молекулы содержат небольшое число атомов. Измерение весового содержания элементов позволяет, с одной стороны, определять молекулярные формулы соединений, а с другой стороны - находить относительные веса атомов.

Закон простых кратных отношений, как и закон постоянства состава, не является всеобщим законом природы. Например, этот закон не соблюдается в случае веществ, молекулы которых состоят из большого числа атомов, таких как С₂₀Н₄₂ или С₂₁Н₄₄. Числа единиц массы водорода, приходящихся на одну единицу массы углерода в этих соединениях, относятся друг к другу как целые числа, но назвать эти числа небольшими нельзя.

Дальтон составил первую в истории химии таблицу атомных весов элементов. Однако она оказалась во многих отношениях неверной, поскольку при определении атомных весов Дальтон часто исходил из неправильных молекулярных формул. Он считал, что атомы элементов почти всегда соединяются попарно, так формула воды по Дальтону - НО. Кроме того, Дальтон был уверен, что молекулы всех простых веществ содержат по одному атому.

Правильные формулы воды и многих других веществ были определены при исследовании химических реакций в газовой фазе.