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.