2. Sabit Oranlar Kanunu
Maddeleri bir birleriyle birleşme oranlarını tam olarak hesaplama işini; Joseph Louıs Proust(1754-1826) Fransız Kimyacı; Claude Louis Berthollet (1748-1821)Fransız Kimyacı; Jeremias Benjaim Richter (1762-1807) başardılar. Bu bilginler stokiyometrinin ilk prensiplerini ortaya koyan kişi olarak bilinirler. Yaptıkları çalışmalarda bileşikleri oluşturan elementlerin hep belli bir oranda birleştiklerini tespit ettiler. Bu şekilde “sabit oranlar kanunu” olarak bildiğimiz kanun bulunmuş oldu. Fakat henüz atom kavramı tam olarak bulunmadığı için ortaya atılan düşünceler biraz varsayım ve teoriden ibaretti. Ancak bizler bu gün biliyoruz ki; Bir bileşik hangi yolla elde edilirse edilsin, bileşiği oluşturan maddelerin( atomların) kütleleri arasında basit tam sayılarla ifade edilen sabit bir oran vardır. Bu orana "sabit oranlar kanunu" denir.[1]
Bugün sabit oranlar yasası olarak bilinen yasaya göre “bir element başka bir elementle birleşerek bileşik oluşturduklarında bileşik içindeki elementlerin kütleleri oranı sabittir”. Buna göre; bir bileşik örneğin suyun 18 gramında 16 gram oksijen varken geri kalan 2 gramı hidrojendir. 9 gram su alınırsa bunun 8 gramı oksijen ve 1 gramı hidrojendir. Bu oran suyun ne şekilde elde edilmiş olura olsun kesinlikle değişmez.[5]
Karışımların bileşimleri istenilen oranda değiştirilebilir. Demir ile kükürdün oluşturduğu bir karışmaz miktarda demir, çok miktarda kükürt içerdiği gibi, bunun terside olabilir. Karışma bir fiziksel olaydır. Maddelerin özelliklerinin değişmediği bu olaylarda maddeler istenilen oranda karıştırılabilir.
Elementler, ancak belli kütle oranlarında birleşerek bileşik oluştururlar. Örneğin 7 gram demir ile 4 gram kükürt birleşerek 11 gram demir sülfür bileşiğini oluşturur. Sabit oranlar yasası bileşikleri karışımlardan ayıran bu önemli farkı belirtir. Hangi yolla elde edilmiş olursa olsun, bir bileşiği oluşturan elementlerin ağırlıkları arasında sabit bir oran vardır.[6]
Herhangi bir bileşiği oluşturan maddelerin kütleleri arasında daima sabit oran vardır.
Örnek: H2O bileşiğinde H/O kütlece oranı 2/16= 1/8 dir. ( H=1 O=16)
Örnek: CO2 bileşiğinde C/O= 12/32 = 6/16 = 3/8 (C=12)
Örnek: MgO bileşiğinde Mg/O = 24/ 16 = 12/8 = 6/4 = 3/2 ( Mg=24) [10]
Örnek: FeS → bileşiği 1 tane Fe + 1 tane S atomundan oluşmuştur. Öyle ise bu bileşikteki Fe/S kütleleri arasında =56/32 =7/4 gibi bir oran vardır. Bu aran FeS bileşiğinin sabit oranıdır.[1]
Örnek: Kalsiyum oksit bileşiğinde, kalsiyumun oksijene kütlece oranı, 5/2'dir.
a) 25 g kalsiyum ile 8 g oksijen tepkimeye sokuluyor. Hangi maddeden kaç gram artar ve kaç gram kalsiyum oksit oluşur?
b) Kütleleri birbirine eşit olan kalsiyum ve oksijen karışımının tepkimesinden 14 g kalsiyum oksit oluşuyor. Buna göre başlangıç karışımı kaç gramdır ve hangi maddeden kaç gram artar?
Çözüm:
a) 5 g kalsiyum ile 2g oksijen birleşirse 25 g kalsiyum ile 254/5 = 10 g oksijen birleşir. Elimizde 8 g oksijen olduğuna göre, oksijen yetmemektedir. Öyleyse bu tepkimede kalsiyumun tümü harcanmaz. Problem oksijen miktarı esas alınarak çözülmelidir. 2 g oksijen ile 5 g kalsiyum birleşirse; 8 g oksijen ile kalsiyum birleşir ve 25 20 = 5g Ca artar. Kalsiyum oksidin kütlesi, 20 + 8 = 28 gramdır.
b) 5 g kalsiyum, 2 g oksijenle birleşerek 7 g kalsiyum oksit oluştuğuna göre,14g bileşik oluşması için 10 g kalsiyum ile 4 g oksijen gerekir. İki maddeden eşit kütlede alındığından bu miktarlar, 4'er gram değil, 10'ar gram olmalıdır. Çünkü 4 gram oksijene karşılık en az 10 gram kalsiyum gerekmektedir. Öyleyse tepkimeye giren miktarlardan büyük olana yetecek kadar almak zorundayız. Buna göre başlangıçta toplam kütle, 10 + 10 = 20 gramdır. 10 g kalsiyum ile 4 g oksijen tepkimeye girdiğine göre, 10 4 = 6 g oksijen artar.
