Legge di Dalton o legge delle proporzioni multiple
Enunciato e spiegazione della legge di Dalton
Nel 1808 il chimico inglese John Dalton scoprì che ci sono casi in cui due elementi possono reagire tra loro secondo rapporti di combinazione diversi, portando alla formazione di composti diversi.
Questo è il caso del carbonio e dell'ossigeno che possono reagire tra loro secondo rapporti di combinazione diversi formando ossido di carbonio e biossido di carbonio.
Se carbonio e ossigeno reagiscono nel rapporto di 1 g di carbonio per 1,33 g di ossigeno, in accordo con la legge di Lavoisier, si ottengono 2,33 di un gas velenoso chiamato ossido di carbonio.
Carbonio e ossigeno reagiscono secondo il rapporto di 1 grammo di carbonio con 1,33 grammi di ossigeno per dare 2,33 grammi di ossido di carbonio.
Se carbonio e ossigeno reagiscono nel rapporto di 1 g di carbonio per 2,66 g di ossigeno, si ottengono in questo caso 3,66 g di biossido di carbonio, composto gassoso noto anche con il nome di anidride carbonica.
Carbonio e ossigeno reagiscono secondo il rapporto di 1 grammo di carbonio con 2,66 grammi di ossigeno per dare 3,66 grammi di biossido di carbonio.
Ciò che sorprese Dalton fu che le masse di ossigeno che si combinavano con la stessa massa di carbonio (1 g) erano l'una il doppio dell'altra (2,66 vs 1,33).
Enunciato della legge di Dalton
Anche in altri composti Dalton notò la stessa regolarità e riproducibilità di dati che lo portarono a formulare la legge delle proporzioni multiple nota anche come legge di Dalton: quando un elemento si combina con la stessa massa di un secondo elemento per formare composti diversi , le masse del primo elemento stanno tra loro in rapporti esprimibili mediante numeri interi e piccoli.
Riletta secondo l'esempio sopra esposto la legge di Dalton può essere così enunciata: quando un elemento (nel nostro esempio l'ossigeno) si combina con la stessa massa di un secondo elemento (nel nostro esempio 1 g di carbonio) per formare composti diversi (ossido di carbonio e biossido di carbonio), le masse del primo elemento (ossigeno) stanno tra loro in rapporti esprimibili mediante numeri interi e piccoli (nel nostro caso 1:2).
La legge di Dalton e i composti del cloro con l'ossigeno
Per capire il contenuto della legge di Dalton, possiamo considerare anche la serie dei composti che il cloro forma con l'ossigeno.
Questi elementi, infatti, reagendo tra loro possono dare, a seconda dei casi, quattro composti chimici diversi, costituiti rispettivamente da:
- 4,94 grammi di Cl e 1 grammo di O
- 4,94 grammi di Cl e 3 grammi di O
- 4,94 grammi di Cl e 5 grammi di O
- 4,94 grammi di Cl e 7 grammi di O
Ciò significa che le quantità di ossigeno che possono legarsi a una quantità fissa di cloro (4,94 grammi) stanno tra loro nella proporzione di: 1 : 3 : 5 : 7, cioè secondo rapporti esprimibili mediante numeri interi e piccoli.
In base a risultanze sperimentali di questo tipo, ottenute esaminando un numero molto grande di composti binari (cioè formati da due soli elementi), Dalton giunse alla formulazione della legge che abbiamo enunciato.
Conclusioni a cui giunse Dalton
Dalton intuì che solo immaginando la materia composta da particelle microscopiche, indistruttibili, indivisibili e non creabili si potevano spiegare le tre leggi ponderali.
Nel 1808 lo stesso scienziato formulò la prima teoria atomica nota oggi come teoria atomica di Dalton.
Esercizio
Idrogeno e ossigeno formano due composti diversi: acqua e perossido di idrogeno (acqua ossigenata); nel primo composto la percentuale di idrogeno è pari al 11,1%, mentre nel secondo composto è del 5,9%.
Dimostra che risulta verificata la legge di Dalton.
Svolgimento
In base a quanto affermato nel testo dell'esercizio, nell'acqua la percentuale di idrogeno è del 11,1%, mentre nell'acqua ossigenata la percentuale di idrogeno è del 5,9%.
Essendo entrambi i composti binari (ovvero formati da soli due elementi) in 100 grammi di acqua avremo:
- 11,1 grammi di idrogeno
- 88,9 grammi di ossigeno
Mentre in 100 grammi di acqua ossigenata avremo:
- 5,9 grammi di idrogeno
- 94,1 grammi di ossigeno
Ne segue che nell'acqua, il rapporto di combinazione tra idrogeno e ossigeno è:
11,1 g di idrogeno : 88,9 grammi di ossigeno = 0,125 : 1
mentre nell'acqua ossigenata il rapporto di combinazione tra idrogeno e ossigeno è:
5,9 g di idrogeno : 94,1 grammi di ossigeno = 0,0627 : 1
Quindi:
- nell'acqua 1 grammo di ossigeno reagisce con 0,125 grammi di idrogeno,
mentre
- nell'acqua ossigenata 1 grammo di ossigeno reagisce con 0,0627 grammi di idrogeno.
Con la medesima quantità di ossigeno (ovvero 1 grammo) nell'acqua risulta combinata una massa doppia di idrogeno rispetto a quella combinata nel perossido di idrogeno. Infatti:
La legge di Dalton risulta pertanto verificata.
Esercizi sulla legge di Dalton
Li trovi al seguente link: esercizi sulla legge di Dalton.
Link correlati:
Esercizio svolto sull'equazione di stato dei gas perfetti
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