Un peu de chimie

Loi de proportions définies

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  1. La loi des proportions définies, parfois appelée loi de Proust, spécifie qu'un composé chimique contient toujours exactement la même proportion d'éléments en masse.
  2. Un énoncé équivalent est la loi de composition constante, qui spécifie que tous les échantillons d'un composé chimique donné ont la même composition élémentaire en masse. Par exemple, l'oxygène constitue environ 8/9 de la masse d'un échantillon d'eau pure, tandis que l'hydrogène représente le reste 1/9 de sa masse.
  3. Avec la loi des proportions multiples, la loi des proportions définies constitue la base de la stoechiométrie. Cette observation a été faite par le chimiste français Joseph Proust, basée sur plusieurs expériences menées entre 1798 et 1804.
  4. Sur la base de ces observations, Proust fait des déclarations comme celle-ci, en 1806 :
    "Je conclurai en déduisant de ces expériences le principe que j'ai établi au début de ce mémoire à savoir que le fer comme de nombreux autres métaux est soumis à la loi de la nature qui préside à toutes les combinaisons vraies, c'est-à-dire, qui l'unit avec deux proportions constantes d'oxygène. À cet égard, il ne diffère pas de l'étain, le mercure et le plomb, et, en un mot, de presque tous les combustibles connus."
  5. La loi des proportions définies peut sembler évidente pour le chimiste moderne, vu la définition même d'un composé chimique. A la fin du 18ème siècle, cependant, quand le concept d'un composé chimique n'avait pas encore été pleinement développé, la loi était nouvelle. En fait, lorsqu'elle fut proposée, il s'agissait d'une affirmation controversée et elle fut contestée par d'autres chimistes, notamment Claude Louis Berthollet, qui soutint que les éléments peuvent se combiner dans n'importe quelle proportion.
    L'existence de ce débat démontre que, à l'époque, la distinction entre les composés chimiques purs et les mélanges n'ont pas encore été pleinement développée.
  6. La loi des proportions définies a contribué à la théorie atomique que John Dalton  développa à partir de 1803 et qui lui donna une base théorique.
    Cette théorie  explique que la matière est constitué d'atomes discrets, qu'il y a un type d'atome de chaque élément et que les composés en sont faits d'une combinaison de différents types d'atomes en proportions fixes.
  7. Une idée connexe initiale était l'hypothèse de Proust, formulée par le chimiste anglais William Proust, qui a proposé que l'atome d'hydrogène est l'unité fondamentale de l'atome. La règle du nombre entier a dérivé de cette hypothèse qui est la règle empirique selon laquelle les masses atomiques sont des multiples entiers de la masse d'hydrogène. Elle a été ensuite rejetée dans les années 1820 et 30, après les mesures plus précises de la masse atomique, notamment par Jöns Jacob Berzelius, qui ont révélé en particulier que la masse atomique du chlore est 35,45, ce qui était incompatible avec l'hypothèse.
  8. Depuis les années 1920, cet écart a été expliqué par la présence d'isotopes; la masse atomique de chaque isotope est très proche de satisfaire à la règle du nombre entier tenant compte du défaut de masse causée par les énergies de liaison.
  9. La loi des proportions multiples est violée dans les composés non stoechiométriques.