Betrachtet man chemische Reaktionen bzw. Stoffumwandlungen, gibt es ein paar Gesetzmäßigkeiten, die dabei helfen, Fragestellungen im Bereich der Stoffumwandlungen zu lösen. Die wichtigsten Gesetzmäßigkeiten sind:
Gesetz zur Erhaltung der Masse
Gesetz von den konstanten Proportionen
Gesetz der multiplen Proportionen
Das Gesetz der konstanten Proportionen besagt, dass in einer Verbindung die einzelnen Elemente stets in einem bestimmten Verhältnis enthalten sind, d.h. bei chemischen Reaktionen reagieren die Elemente und Verbindungen in ganz bestimmten Verhältnissen miteinander (z.B. 2 Wasserstoffatome und 1 Sauerstoffatom zu Wasser). Das Gesetz der konstanten Proportionen (auch als Gesetz der konstanten Massenverhältnisse bezeichnet) geht auf Joseph-Louis Proust zurück, der postulierte, dass eine chemische Verbindung sich aus den (in der Verbindung enthaltenen) Elementen in einem ganz bestimmten für sie charakteristischen Massenverhältnis bilden.
Das Gesetz multiplen Proportionen ist eine Erweiterung des Gesetzes der konstanten Proportionen. Dieses Gesetzmäßigkeit wurde von John Dalton im Jahr 1808 formuliert. Die Erweiterung besagt, dass die Verhältnisse zweier sich zu verschiedenen chemischen Verbindungen vereinigender Elemente im Verhältnis einfacher ganzer Zahlen zueinander stehen.
Wird zum Beispiel Wasser in die Elemente zerlegt (z.B. durch Elektrolyse) bilden sich die Gase Wasserstoff und Sauerstoff immer im Verhältnis 2:1.
Dies bedeutet, dass die einzelnen Atomsorten in einer Verbindung immer in einem ganzzahlig Verhältnis zueinander stehen bzw. die Ausgangsstoffe mengenmäßig in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen. Dieses feste Massenverhältnis unterscheidet eine Verbindung von einem Gemisch, den in einem Gemisch befinden sich die einzelnen Bestandteile in einem beliebigen Verhältnis zueinander (z.B. Zucker-Sand-Gemisch).
Anmerkung:
Es gibt zwar auch Verbindungen (v.a. im Bereich der Festkörperchemie) bei denen die Massenverhältnisse der Elemente in der Verbindung schwanken können (diese Verbindungen nennt man Nichtdaltonide oder berthollide Verbindungen). Berthollide Verbindungen (also keine Daltonide, d.h. Verbindungen in denen die Elemente nicht alle in konstanten Proportionen zueinander stehen) sind hauptsächlich Mischkristalle, Legierungen und Polymere.
Das Gesetz der multiplen Proportionen ist ein grundlegendes Prinzip in der Chemie, das besagt, dass wenn zwei Elemente mehr als eine Verbindung bilden, dann verhält sich die Masse des einen Elements, die mit der gleichen Masse des anderen Elements reagiert, als einfache Zahl zu einander.
Das Gesetz der multiplen Proportionen wurde von dem britischen Chemiker John Dalton formuliert.
Das Gesetz der konstanten Proportionen bezieht sich auf die Beobachtung, dass der Massenanteil jedes Elements in einer spezifischen chemischen Verbindung immer gleich ist, während das Gesetz der multiplen Proportionen besagt, dass die Masse des einen Elements, die mit der gleichen Masse des anderen Elements reagiert, sich als einfache Zahl zu einander verhält.
Ein klassisches Beispiel für das Gesetz der multiplen Proportionen ist die Bildung von Wasser und Wasserstoffperoxid aus den gleichen Elementen, Wasserstoff und Sauerstoff. Die Massenverhältnisse von Sauerstoff zu Wasserstoff sind im Wasser 8:1 und im Wasserstoffperoxid 16:1, eine einfache Ganzzahl-Verhältnis.
In der Stöchiometrie ist das Gesetz der multiplen Proportionen wichtig, weil es erlaubt, die Mengenverhältnisse von Reaktanten und Produkten in chemischen Reaktionen vorherzusagen.
Das Gesetz der multiplen Proportionen ist wichtig für das Verständnis der chemischen Reaktionen, weil es die spezifische Art und Weise beschreibt, in der sich Atome zu Verbindungen zusammenschließen.
Ja, das Gesetz der multiplen Proportionen kann auf alle Elemente angewendet werden, die mehr als eine Verbindung bilden können.
Das Gesetz der multiplen Proportionen spielt eine wichtige Rolle in der Molekulartheorie, da es hilft, die Verhältnisse der Atome in Molekülen zu bestimmen.
Auf atomarer Ebene ist das Gesetz der multiplen Proportionen immer noch gültig: Die Atome eines Elements reagieren mit Atomen eines anderen Elements in festen, ganzzahligen Verhältnissen.
Nein, die Gültigkeit des Gesetzes der multiplen Proportionen hängt nicht von den physikalischen Zuständen (fest, flüssig, gasförmig) der beteiligten Elemente ab.