Legge di Proust o legge delle proporzioni definite e costanti
I rapporti tra i vari elementi di un composto chimico sono espressi dalla legge di Proust. Si tratta di una teoria chimica elaborata dal chimico Joseph Louis Proust alla fine del 1700 ed è conosciuta anche come legge delle proporzioni definite. Pare che lo scienziato francese elaborò questa teoria studiando un minerale ricco di ferro, la pirite.
Oltre al ferro in questa roccia c’era anche un abbondante contenuto di zolfo. Proust notò in particolare che questi due elementi erano presenti secondo un rapporto costante di 1 : 1,14. Ovvero che a ogni grammo di ferro (Fe) corrispondeva una quantità pari a 1,14 grammi di zolfo (S).
Cosa dice la legge di Proust
L’enunciato di questo teorema afferma che in un composto chimico gli elementi sono sempre presenti in rapporti di massa costanti e definiti. Insieme al principio di Lavoisier e alla legge delle proporzioni multiple di Dalton fa parte delle leggi ponderali. Sono le tre regole che determinano le relazioni quantitative fra reagenti e prodotti oltre che fra gli elementi all’interno delle molecole.
In altre parole se due o più elementi reagiscono fra di loro per formare un composto lo faranno con un rapporto che rimane fisso. Prima di addentrarsi più a fondo occorre però precisare alcuni concetti di Chimica. La legge di Proust vale per tutti gli elementi puri, composti da atomi dello stesso tipo, e si esprime sotto forma di rapporto (es. 2 : 1,5, 3 : 6 oppure 1,2 : 4,5).
Quando si definisce questa relazione significa che a prescindere dalle masse di elementi che si fanno reagire questi si combineranno sempre nello stesso modo. Basta guardare la formula chimica di un qualsiasi composto per leggere i rapporti fra le sostanze pure che lo compongono. Per fare un esempio prendiamo l’acido solforico (H2SO4).
All’interno della molecola abbiamo idrogeno (H), zolfo (S) e ossigeno (O). Tra di loro quindi questi elementi si legano secondo i rapporti indicati nei loro pedici quindi per ogni zolfo due idrogeni e quattro ossigeni (2 : 1: 4).
Un esperimento per dimostrare la teoria di Proust
Oltre a studiare la teoria sulla legge di Proust bisogna conoscere i sistemi pratici con cui si è riusciti a confermarla. Un esperimento che si usa spesso a questo scopo nelle scuole riguarda la reazione fra zinco e acido cloridrico per formare cloruro di zinco. In formule si scrive Zn + 2HCl => H2 + ZnCl2.
Lo zinco che si utilizza è sotto forma di polvere mentre l’acido cloridrico si prende da una soluzione concentrata 6M e si misura in mL. La reazione si svolge all’interno di una beuta e l’idrogeno gassoso si libera sotto forma di bollicine. Una volta che la reazione è completa e si è ottenuto il cloruro di zinco si pesa questo prodotto finale e si confronta con la massa di zinco presa all’inizio. (variabile).
Come mostra la reazione all’interno della molecola del sale binario i pedici sono 1 per lo zinco e 2 per il cloro. Secondo la legge di Proust dunque per ogni atomo di zinco ce ne sono due di cloro. Sottraendo la massa di zinco a quella del sale si trova la massa di cloro e da qui si possono trovare le percentuali di entrambi gli elementi. Basta fare la massa di ciascuno x 100 divisa la quantità misurata di ZnCl2.
Analizzando i risultati si noterà che la quantità di sale prodotto rimane invariata con quantità variabili di zinco perché il rapporto fra Zn e Cl è sempre 1 : 2. Da questo possiamo dedurre che l’HCl sia il reagente limitante della reazione.
Esercizio sulla legge di Proust con i rapporti in massa
Vediamo alcuni esercizi di chimica che coinvolgono questo importante concetto per comprenderlo meglio.
1. Nel cloruro di magnesio (MgCl2) il rapporto di combinazione fra le masse è di 24,3 g (magnesio) : 70,9 (cloro). Determina quanti grammi di magnesio e di cloro ci sono in mezzo chilo di MgCl2 .
Si tratta di un esercizio semplice. Prima di tutto dobbiamo trovare in quanti grammi di sale troviamo i 24,3 g di magnesio sommando le due masse. Facendo 24,3 + 70,9 troviamo che questa quantità di magnesio si trova in 95,2 g. Dato che il problema invece chiede di calcolare i grammi di Mg su 500 g di sale dobbiamo fare un’altra proporzione.
Mettiamo in rapporto i grammi di magnesio sulla quantità trovata e lasciamo come incognita la quantità di Mg riferita a mezzo chilo. La proporzione che risulta quindi è 24,3 : 95,2 = x : 500. A questo punto devo solo calcolare la x facendo 24,3 x 500/95,2 = 127 grammi. Per trovare la massa del cloro mi basta fare 500 – 127 = 373 g di Cl.
