Question

质量分析中称量形式各应满足什么要求

Answer 1

定比定律definite proportion，law of每一种化合物，不论它是天然存在的，还是人工合成的，也不论它是用什么方法制备的，它的组分元素的质量都有一定的比例关系，这一规律称为定比定律。换成另外一种说法，就是每一种化合物都有一定的组成，所以定比定律又称定组成定律。例如，不论用何种方法或从何时何地取来的二氧化碳，其中碳和氧的质量比总是3∶8，它的组成总是含碳27％，含氧73％，这是因为二氧化碳是由一个碳原子和两个氧原子组成的，碳和氧的原子量都是定值，所以在二氧化碳中，碳和氧的质量比总是确定的值，它的组成（即碳原子数和氧原子数之比）也总是确定的。定比定律是18、19世纪之交由法国J.-L.普鲁斯特用实验证明的，他分析了从世界各地搜集来的矿物和他在实验室所制备的与矿物相同的化合物，证明了普天下只有一种氯化钠，一种硫酸钙，由此创立了定比定律。与普鲁斯特同时代的C.- L.贝托莱则认为化合物的组成会随着制备条件的不同而改变，或随着用于合成该化合物的原料的相对重量不同而在一定范围内改变，贝托莱也用实验证明了他的看法，但他的观点在当时并未被大多数化学家接受。20 世纪以后 ，发现定比定律也有例外 ，有一些化合物的组成在小范围内是可以改变的，例如γ黄铜按定比定律计算其组成应该是Cu5·Zn3，相当于含锌62％ ，但实际上锌的含量可在59％～67％范围内连续变化，由此证明了确实存在组成可变的化合物，它们被称为非化学计量化合物，又称贝托莱体。17世纪末开始，人们在制药和一系列的科学实验对各种类型的化学反应进行定量研究的过程中，定比定律的概念已逐步形成。因为人们在此之前已逐步意识到反应物与产物之间在确定的重量比例关系，每种化合物都有其确定的组成。18世纪中叶，许多分析工作者已经自觉地利用这一基本概念，并将一些金属的沉淀化合物作为重量分析中的称量形式。克拉克用定量的方法以石灰水检验酸气时，事实上已经确认了碳酸钙固定的组成成分。因此，在19世纪末，定比定律的基本概念已经被许多人接受并加以利用。而普罗斯只是在此基础上进行了更广泛、更系统和更精密的研究，使定比定律具有更严谨的科学实验基础。1799年，普罗斯明确地阐述了定比定律，使之系统地面对世人。普罗斯是法国的一位药剂师，具有长期的研究和实验经历。他根据实验的结果，指出天然的和人造的盐基性碳酸铜的组成是完全相同的。从这一事实引导出这样的结论：两种或两种以上元素相化合物成某一化合物，其重量的比例是一定的，不能或增或减。然而，这一定律一经曾罗斯提出，即遭到了当时法国化学家贝托雷的激列抨击。贝托雷当时也正好发表了《化学亲合力之定律》一文，其中的主要观点正好与定比定律背道而驰。他认为，一种物质可以和有相互亲合力的另一种物质以一切比例相化合。他坚信，物质质量的相对多少，在反应时对化合物的组成有着重要的影响。其核心理论就是化合物的组成是变化无穷的，而非固定的。有这种见解的根源是贝托雷比较注意化学变化的过程，而并不注意变化的产物。他虽然有过正确的见解，甚至曾经预见过19世纪60年代物理化学家们所发现的质量作用定律，但这一次，贝托雷却错了。为了批驳普罗斯，他以溶液、合金、玻璃为例，甚至一些金属氧化物和盐基本上都是混合物，并非化合物。1802年-1808年，普罗斯发表了许多论文来答复贝托雷的批评。他承认，几种相同的元素可以生成不同的化合物。但同时也指出，这些化合物的种类是不多的，常常不过两种，而且每种化合物都有自己固定的组成。而且在这几种化合物中，化合比例明显不同。他说，混合物的各成分可以用物理方法分离出来。因此，我们说，普罗斯是第一个正确区分混合物和化合物的人。按照贝托雷的说法，化合物的组成视生成时的物理条件而变化。普罗斯对这种看法的批评是欠缺足够精确的定量分析技术和方法，与这一时期的大多数化学家一样，其实验偏差大，直到19世纪中叶贝采里乌斯时期相当精确的分析结果才证明定比定律只有很小的偏差。后来，比利时分析化学家斯达为了确证普罗斯的假说，进行了极精密的实验，得到极为精确的数据，证实了普罗斯假说。至此，围绕定比定律持续70多年的辩论，终于结束了。