ينص قانون النسب الثابتة على ثبات نسبة كتل العناصر في عينات المركب النقي نفسه. ثبات النسبة لا يعني ثبات كتلة العينة، ولا يكفي وحده لإثبات هوية المادة. [1]
الخلاصة السريعة
قانون النسب الثابتة يصف نسبة كتل عناصر المركب النقي نفسه، مهما اختلفت كمية العينة. [1]
- في مركب افتراضي بنسبة A : B = 3 : 4، تعطي الكتل 3 و 4، أو 6 و 8، أو 9 و 12 غرامًا النسبة نفسها.
- حصة أ في هذه البيانات 3/7 × 100 ≈ 42.86%، وحصة ب نحو 57.14%.
- في عينة 28 غرامًا من التركيب المختار: أ 12 غرامًا وب 16 غرامًا؛ عينة 10 و 18 غرامًا تحمل نسبة أخرى.
- النسبة الكتلية ليست نسبة عدد الذرات؛ إذا افترضنا كتلتين موليتين 12 و 32 غ/مول، فإن 3 و 4 غرامات تعطي نسبة مولية 2 إلى 1.
- اتفاق النسب لا يثبت وحده أن العينات هي المادة نفسها؛ يلزم دليل إضافي على الهوية. [1]
ما معنى ثبات التركيب؟
تحتوي عينات المركب النقي نفسه العناصر ذاتها بالنسبة الكتلية نفسها؛ يسمى ذلك أيضًا قانون التركيب الثابت. [1]
في بياناتنا، مضاعفة الكتل 3 و 4 إلى 6 و 8 تحفظ النسبة، مع زيادة المجموع 7 إلى 14 غرامًا.
حدد السؤال: عينات مادة واحدة أم مركبات مختلفة؟ المقارنة الثانية لها دليل النسب المتضاعفة.
ثلاث عينات ونسبة واحدة
نختار مركبًا ثنائيًا مفترضًا، ونفترض أن تحليل ثلاث عينات أعطى البيانات التالية:
| العينة | كتلة أ / غ | كتلة ب / غ | المجموع / غ |
|---|---|---|---|
| الأولى | 3 | 4 | 7 |
| الثانية | 6 | 8 | 14 |
| الثالثة | 9 | 12 | 21 |
نقسم الكتلتين في الثانية على 2 فنصل إلى 3 و 4، وفي الثالثة على 3 فنصل إلى 3 و 4 أيضًا. النسبة المختصرة ثابتة 3 : 4، رغم اختلاف المجاميع.
نحسب الحصتين من الكتلة الكلية: 3 / 7 × 100 ≈ 42.86% و 4 / 7 × 100 ≈ 57.14%. مجموع النسبتين المقربتين 100%، وحاصل كل منهما مرتبط بالعينة كلها.
لا نقسم 3 على 4 لحساب النسبة المئوية لأ من العينة؛ ذلك يعطي مقارنة أ بب، لا حصة أ من المجموع 7.
اختبار عينة رابعة وحساب الكتلة الناقصة
إذا كانت العينة الرابعة من التركيب المختار وكتلتها 28 غرامًا، فإن عامل التكبير 28 / 7 = 4. كتلة أ 3 × 4 = 12 g وكتلة ب 4 × 4 = 16 g.
إذا أعطى التحليل 10 غرامات لأ و 18 لب، بقي المجموع 28، لكن النسبة 10 : 18 = 5 : 9، وليست 3 إلى 4. تساوي المجموعين لم يحفظ التركيب.
في مسألة أخرى من بياناتنا، إذا كانت أ 9 غرامات، تكون ب 9 × 4/3 = 12 g، والمجموع 21 غرامًا. كتلة ب ليست ربع كتلة أ؛ العدد 4 جزء من النسبة 3 إلى 4.
اختلاف النسبة يستدعي مراجعة فرضية المادة النقية والبيانات؛ لا نقرر اسم مركب جديد من النسبة وحدها.
هل 3 إلى 4 تعني ثلاث ذرات مقابل أربع؟
لا. في مثال حسابي مستقل نفترض كتلة مولية لأ 12 غ/مول ولب 32 غ/مول. تكون 3 غرامات من أ 3 / 12 = 0.25 mol، و 4 غرامات من ب 4 / 32 = 0.125 mol.
النسبة المولية 0.25 : 0.125 = 2 : 1. تغيرت طريقة التعبير لأننا قسمنا كل كتلة على كتلتها المولية، ولم نحول الغرامات مباشرة إلى عدد ذرات.
الأسماء أ وب والقيم المولية هنا معطيات اخترناها؛ المثال يشرح الفرق بين الحسابين، ولا يعلن اكتشاف مركب أو تعيين عنصرين حقيقيين.
ماذا لا يثبته الاتفاق في النسبة؟
قد تتفق مركبات مختلفة في نسبة كتل العناصر؛ لذلك لا تعكس القاعدة منطقيًا فتجعل النسبة وحدها شهادة هوية. [1]
في ملف افتراضي لا يحتوي إلا النسبة 3 إلى 4، لا توجد خانة اسم أو بنية. سجّل المعلومات المتاحة قبل الاستنتاج.
اكتب «النسب متساوية»، لا «ثبتت الهوية». [1]
المصادر ومتابعة القراءة
أُعدّ هذا المقال بصياغة عربية أصلية بالاستناد إلى المصادر أعلاه، وهو مدخل تمهيدي إلى الموضوع. اقرأ منهجية المحتوى وحدوده.