La loi des proportions définies, également connue sous le nom de loi des proportions constantes ou loi de Proust, stipule que dans un composé chimique donné, les éléments se combinent dans des proportions de masse spécifiques et constantes.
En d’autres termes, la composition d’un composé chimique est fixe et définie, et les éléments constitutifs sont présents dans un rapport d’entiers simples. Cette loi est un pilier fondamental de la chimie et a été l’une des premières lois stœchiométriques à être énoncées.
De plus, étant donné que la conversion élémentaire ne se produit pas dans une réaction chimique, cela signifie également que le rapport massique des différents éléments constitutifs qui composent le composé est toujours constant.
Exemples de la loi des proportions définies
Voici trois exemples qui illustrent cette loi :
Synthèse de l'eau (formation de vapeur d'eau)
Réaction : 2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(g)
Dans cette réaction, deux volumes d’hydrogène gazeux réagissent avec un volume d’oxygène gazeux pour former deux volumes de vapeur d’eau. Ceci est conforme à la loi, puisque les volumes initial et final sont liés dans un rapport d'entiers simples (2:1:2).
Décomposition de l'ammoniac
Réaction : 2NH3(g) -> 3H2(g) + N2(g)
Dans cette réaction, deux volumes d’ammoniac gazeux se décomposent pour produire trois volumes d’hydrogène gazeux et un volume d’azote gazeux. Encore une fois, cette réaction satisfait à la loi, puisque les volumes initial et final sont liés dans un simple rapport de nombres entiers (2:3:1).
Décomposition du chlorate de potassium
Réaction : 2KClO3(s) -> 2KCl(s) + 3O2(g)
Dans cette réaction, deux moles de chlorate de potassium solide se décomposent pour produire deux moles de chlorure de potassium solide et trois moles d'oxygène gazeux. La conversion des taupes en volumes dans des conditions standards est également conforme à la loi précitée.
Qui a énoncé la loi des proportions définies ?
Joseph Louis Proust a publié la loi des proportions définies en 1797.
Cette loi a été implicitement reconnue dans les analyses quantitatives réalisées par d'autres chimistes éminents du XVIIIe siècle, et a été explicitée et confirmée par le chimiste français Joseph Louis Proust.
Proust a mené de nombreuses recherches analysant la composition d’une grande variété de composés chimiques. Grâce à eux, il découvrit que la masse de chacun des éléments chimiques conservait la même proportion avant et après la formation du composé.
La loi de Proust contredisait les conclusions de Claude Louis Berthollet (1748-1822). Berthollet croyait que les relations de composition des éléments chimiques dans un composé dépendaient des conditions de formation. Cette divergence a suscité une forte controverse au début du XIXe siècle.
Parmi ceux qui soutenaient Proust figuraient Thomas Thomson, John Dalton, qui fonda le modèle atomique de Dalton sur cette loi, et le chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius.
En 1914, le chimiste russe Nikolai Semenovich Kurnakov a conclu que les composés stoechiométriques de Proust devaient être considérés comme des types spéciaux de classes de phases, qu'il a appelés daltonides d'après John Dalton.
Cependant, les composés intermétalliques et certains oxydes métalliques sont également connus pour modifier le rapport des éléments constitutifs dans une certaine plage et sont appelés composés non stœchiométriques ou composés Beltré.
Importance de la loi des proportions définies
La loi de Proust est de la plus haute importance en chimie. Il fournit une base solide pour la stœchiométrie, qui est l'étude des relations quantitatives entre les réactifs et les produits dans une réaction chimique.
Sur la base de cette loi, les chimistes peuvent calculer les quantités précises de réactifs nécessaires pour produire une quantité donnée de produit, et vice versa. Ces informations sont essentielles à la synthèse chimique, à la formulation de médicaments, à la fabrication de matériaux et à de nombreuses autres applications industrielles et scientifiques.
Cette loi est également fondamentale pour l'identification et la caractérisation des composés chimiques. Lorsque le rapport massique auquel les éléments se combinent dans un composé est connu, des analyses chimiques peuvent être effectuées pour déterminer la composition d'une substance inconnue.