Chemie Centraal/Basisconcepten

Behoudswetten

Wet van behoud van massa

Antoine Lavoisier stelde in 1774 zijn wet van behoud van massa op, nadat hij experimenten had gedaan bij het verbranden van zwavel en fosfor:

  De som van de massa van de beginproducten (reagenten) is gelijk aan de som van de massa van de reactieproducten

Deze wet wordt ook wel de wet van Lavoisier genoemd. Deze wet betekent dat er geen massa gemaakt of vernietigd worden. Ook kan massa niet omgezet wordt in iets anders (dat geldt voor scheikundige processen).

Lavoisier verbrandde zwavel met lucht en stelde vast dat de reactieproducten van zwavel even veel zwaarder waren geworden als dat het gewicht van de aanwezige lucht was afgenomen.

Proef: Behoud van massa
Benodigdheden: 32 gram zwavel en 32 gram zuurstof We nemen 32 gram zwavel en verbranden dat met 32 gram zuurstof. Het reactieproduct is zwaveldioxide en weegt 64 gram.
Wat heb ik geleerd:

Wet op de vaste proporties

Joseph Proust formuleerde in 1789 de wet op de vaste proporties, ook wel wet van Proust of Proust's wet genoemd. Hij deed proeven met kopercarbonaat en ontdekte dat dit met steeds dezelfde proporties koolstof, koper en zuurstof wordt gemaakt. Hieruit leidt hij af dat alle samengestelde stoffen zijn opgebouwd volgens vaste elementaire verbindingen.

  Twee of meer elementen reageren met elkaar in constante verhoudingen

Voorbeeld: 71 gram chloor reageert met 16 gram zuurstof tot 87 gram dichlooroxide. 30,5 gram chloor reageert met 8 gram zuurstof tot 38,5 gram dichlooroxide. De verhouding tussen chloor en zuurstof is altijd hetzelfde. Als echter 71 gram chloor wordt vermengd met 32 gram zuurstof, blijft 16 gram zuurstof over. Het overschot van een element blijft dus onverbruikt.

Wet der multiple proporties

De wet der multiple proporties (ook wel wet van de veelvoudige verhoudingen) is geformuleerd door John Dalton in 1806 naar aanleiding van experimenten met

  Verschillende hoeveelheden van een element, die met een bepaalde hoeveelheid van een ander element een verbinding aangaan, doen dat steeds in een verhouding van kleine gehele getallen

Bijvoorbeeld zwavel reageert met of 2 delen zuurstof of met 3 delen zuurstof (een verhouding van 2:3 dus). Tin reageert met of 2 delen chloor of 4 delen chloor (en dus niet 2,5), een verhouding 1:2.

Voorbeeldreacties

• verbranding van waterstof: 2 H₂+O₂ → 2 H₂O
• verbranding van zwavel: S + O₂ → SO₂ of 2 S + 3 O₂ → 2 SO₃
• 2 Zn + Cl₂ → 2 ZnCl of Zn + Cl₂ → ZnCl₂

Zelfs al snap je niet wat de reacties voorstellen: ga na dat aan elke kant van de reactie (links en rechts van iedere "→") evenveel elementen staan. Wat stelt een verbranding voor? Zie je dat een verbranding altijd de reactie van een stof met zuurstof O₂ inhoudt? Waarom is de reactie 2 Zn + Cl₂ → 2 ZnCl niet gewoon Zn + Cl₂ → ZnCl?

Deze wet is de grondlegger van de stoïchiometrie, waarover later meer.

Oppositie tegen Dalton

Al in de tijd van Dalton kwam er met name van de kant van de Franse onderzoeker Berthollet kritiek op de proportiewetten. Berthollet beweerde dat je bepaalde stoffen (vooral vaste stoffen) best in 'rare' verhoudingen zoals 1 : 1,346 kon maken. Destijds kon Berthollet zijn bewering niet echt hardmaken, maar later is gebleken dat hij toch gedeeltelijk gelijk had. De wet van Dalton gaat namelijk wel op voor moleculaire en sommige ionogene stoffen (waarover later meer) maar niet bijvoorbeeld voor metaal- of halfgeleiderlegeringen.

Wij zullen ons voornamelijk met stoffen bezighouden waar de proportiewetten wel voor opgaan.