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Das Gesetz der konstanten Zusammensetzung besagt, dass jede reine Verbindung ihre Bestandteile in einem festen Massenverhältnis enthält. Es wird auch das Gesetz der bestimmten Proportionen oder das Proustsche Gesetz genannt.
OpenStax Chemistry: Atoms First 2e erklärt, dass Joseph-Louis Proust in Early Ideas in Atomic Theory gezeigt hat, dass Proben einer reinen Verbindung dieselben Elemente im gleichen Massenverhältnis enthalten. Britannica fasst das Gesetz als die Aussage zusammen, dass eine chemische Verbindung feste Massenanteile der Elemente im
Gesetz bestimmter Anteile aufweist.
Der Ausdruck reine Verbindung ist entscheidend. Zuckerwasser lässt sich süßer oder stärker verdünnen, weil es ein Gemisch ist. Reines Wasser enthält Wasserstoff und Sauerstoff dagegen stets im selben Verhältnis. Auch die Definition einer chemischen Substanz im IUPAC Gold Book greift diese konstante Zusammensetzung auf.
Die Formel für Wasser lautet . Das bedeutet, dass jedes Wassermolekül Wasserstoffatome und Sauerstoffatom enthält. Unter Verwendung der einfachen relativen Atommassen und beträgt das Wasserstoff-Sauerstoff-Massenverhältnis in Wasser:
Auch bei unterschiedlichen Wassermengen bleibt das Massenverhältnis des tatsächlich gebundenen Wasserstoffs zum Sauerstoff mit den gerundeten Unterrichtswerten . PubChem führt die Formel im Stoffdatensatz für Wasser. Die
verkürzten Standardatomgewichte der CIAAW von 2024, und , ergeben die genauere molare Masse:
Verändere im Modell die Ausgangsmassen. Je nach Mischung bleibt Wasserstoff oder Sauerstoff übrig. Das Massenverhältnis der Atome, die tatsächlich Wasser bilden, bleibt jedoch unverändert.
Das Modell dient der Massenbilanz und bildet keinen molekularen Mechanismus wörtlich ab. Die Bezeichnungen und stehen für die jeweils gezählten Elementmassen. In der ausgeglichenen Bildungsgleichung werden elementarer Wasserstoff und Sauerstoff als und geschrieben:
Sämtlicher Wasserstoff und Sauerstoff kann reagieren, weil die Ausgangsmassen bereits dem Verhältnis entsprechen.
Ein verbreitetes Missverständnis lautet, dass immer das gesamte Ausgangsmaterial verbraucht werden müsse. Das stimmt nicht. Passen die Ausgangsmassen nicht zum Verhältnis der Verbindung, reagiert nur der passende Anteil. Der Rest bleibt als überschüssiger Reaktant zurück.
Jetzt werden Messdaten geprüft. PubChem führt Calciumoxid als im Stoffdatensatz für Calciumoxid. Die CIAAW-Werte und ergeben , gerundet .
Angenommen, zwei Experimente liefern die folgenden Daten.
| Versuch | Masse von | Masse von | Masse von | Verhältnis |
|---|---|---|---|---|
Die Calciummasse ergibt sich aus der Masse der Verbindung minus der Sauerstoffmasse.
In beiden Versuchen entstehen unterschiedliche Verbindungsmassen, doch das Massenverhältnis von Calcium zu Sauerstoff ist jeweils . Die Messwerte stimmen damit mit dem Gesetz der konstanten Zusammensetzung überein.
Eisen(III)-oxid besitzt die Formel . PubChem bestätigt im Stoffdatensatz für Eisen(III)-oxid.
Unter Verwendung von und beträgt das Massenverhältnis von Eisen zu Sauerstoff:
Wenn die Masse von ist, sind die gesamten Verhältnisteile .
Damit enthalten Eisen(III)-oxid gebundenes Eisen und gebundenen Sauerstoff.
Sobald eine Verbindung ein festes Verhältnis hat, ist die nächste Frage, was passiert, wenn dieselben zwei Elemente mehr als eine Verbindung bilden können. Hier beginnt das Gesetz der multiplen Proportionen.
