배수 비례의 법칙
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1. 개요
배수 비례의 법칙은 두 가지 원소가 결합하여 여러 종류의 화합물을 형성할 때, 한 원소의 고정된 질량에 결합하는 다른 원소의 질량비가 간단한 정수비로 나타난다는 법칙이다. 1804년 존 돌턴이 원자론을 제시하면서 발견되었으며, 1813년 옌스 야코브 베르셀리우스에 의해 "배수 비례의 법칙"으로 명명되었다. 돌턴은 주석, 철, 질소 산화물 등의 실험을 통해 이 법칙을 설명했으며, 원자론의 발전과 함께 19세기 말에 보편적으로 받아들여졌다.
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| 배수 비례의 법칙 | |
|---|---|
| 법칙 개요 | |
| 이름 | 배수 비례의 법칙 |
| 영어 이름 | Law of multiple proportions |
| 독일어 이름 | Gesetz der multiplen Proportionen |
| 발견 | 존 돌턴 (1804년) |
| 설명 | |
| 정의 | 두 원소가 결합하여 둘 이상의 화합물을 형성할 때, 한 원소의 일정 질량과 결합하는 다른 원소들의 질량비는 항상 간단한 정수비를 이룬다는 법칙이다. |
| 예시 | 산소와 질소는 다양한 비율로 결합하여 N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅와 같은 여러 산화물을 형성한다. 각 화합물에서 질소 1g과 결합하는 산소의 질량비는 간단한 정수비 (1:2:3:4:5)로 나타난다. |
| 관련 법칙 | 일정 성분비의 법칙 질량 보존의 법칙 |
2. 역사
1804년, 존 돌턴은 그의 원자론을 친구이자 동료 화학자인 토머스 톰슨에게 설명했고, 톰슨은 1807년 자신의 저서 『화학 체계』에서 돌턴의 이론을 발표했다. 톰슨에 따르면, 돌턴은 "올레피안트 가스"(에틸렌)와 "카뷰레티드 수소 가스"(메테인)를 실험하면서 이 아이디어를 떠올렸다.[2]
돌턴은 자신의 저서 『화학 철학의 새로운 체계』(1808년, 1817년)에서 주석 산화물, 철 산화물, 질소 산화물 등 다양한 화합물에 대한 실험 결과를 제시했다.
1807년 화학 백과사전에 돌턴의 관찰에 대한 초기 정의가 등장했다.[11]
1813년, 옌스 야코브 베르셀리우스는 이 원리를 "배수 비례의 법칙"이라고 처음 언급했다.[12]
돌턴의 원자론은 발표 직후 널리 관심을 받았지만, 배수 비례의 법칙 자체가 원자의 존재에 대한 완벽한 증거가 아니었기 때문에 보편적으로 받아들여지지는 않았다. 19세기 동안 화학과 물리학 분야에서 이루어진 다른 발견들이 원자론에 더 많은 신빙성을 부여하여, 19세기 말에는 원자론이 보편적으로 받아들여지게 되었다.
2. 1. 돌턴의 원자론과 배수 비례의 법칙 발견
1804년, 영국의 과학자 존 돌턴은 그의 원자론을 친구이자 동료 화학자인 토머스 톰슨에게 설명했고, 톰슨은 1807년 자신의 저서 『화학 체계』에서 돌턴의 이론을 발표했다.[2] 톰슨에 따르면, 돌턴은 에틸렌(올레피안트 가스)과 메테인(카뷰레티드 수소 가스)을 실험하면서 이 법칙을 발견했다. 돌턴은 메테인의 탄소 일정량 당 수소의 양이 에틸렌의 두 배라는 것을 발견하고, 에틸렌은 탄소 원자 하나와 수소 원자 하나, 메테인은 탄소 원자 하나와 수소 원자 두 개로 이루어져 있다고 결론지었다.[2] 실제로는 에틸렌은 C2H4, 메테인은 CH4이다.돌턴은 자신의 저서 『화학 철학의 새로운 체계』(1808년, 1817년)에서 다양한 화합물에 대한 실험 결과를 제시하며 배수 비례의 법칙을 설명했다.[3][4][5][6][7][8][9][10]
| 화합물 | 설명 | 주석/철/질소 100g 당 산소 (g) | 비율 |
|---|---|---|---|
| 산화 주석(II)(SnO) | 회색 분말 (주석 88.1%, 산소 11.9%) | 13.5 | 1 |
| 산화 주석(IV)(SnO2) | 흰색 분말 (주석 78.7%, 산소 21.3%) | 27 | 2 |
| 산화 철(II)(Fe2O2) | 검은색 분말 (철 78.1%, 산소 21.9%) | 28 | 2 |
| 산화 철(III)(Fe2O3) | 붉은색 분말 (철 70.4%, 산소 29.6%) | 42 | 3 |
| 아산화 질소(N2O) | 질소 63.3%, 산소 36.7% | 80 | 1 |
| 일산화 질소(NO) | 질소 44.05%, 산소 55.95% | 160 | 2 |
| 이산화 질소(NO2) | 질소 29.5%, 산소 70.5% | 320 | 4 |
1807년 화학 백과사전에 돌턴의 관찰에 대한 초기 정의가 등장했다.[11]
2. 2. 배수 비례의 법칙 용어 정립
1813년, 스웨덴의 화학자 옌스 야코브 베르셀리우스는 이 원리를 "배수 비례의 법칙"이라고 처음 언급했다.[12]2. 3. 원자론의 발전과 배수 비례의 법칙의 수용
존 돌턴의 원자론과 배수 비례의 법칙은 발표 직후 큰 관심을 받았지만, 바로 보편적으로 받아들여지지는 않았다. 배수 비례의 법칙만으로는 원자의 존재를 완벽하게 증명할 수 없었기 때문이다.[12] 19세기 동안 화학과 물리학 분야에서 이루어진 다양한 발견들은 원자론에 더 많은 신빙성을 부여했고, 19세기 말에는 원자론이 보편적으로 받아들여지게 되었다.참조
[1]
서적
Chemistry
Heath
[2]
서적
A History of Chemistry, Volume 2
[3]
서적
A New System of Chemical Philosophy
[4]
서적
From Atomos to Atom
[5]
서적
A New System of Chemical Philosophy
[6]
서적
John Dalton
[7]
서적
A New System of Chemical Philosophy
[8]
서적
A New System of Chemical Philosophy
[9]
서적
A New System of Chemical Philosophy
[10]
서적
Modern Introductory Physics
[11]
서적
A Dictionary of Chemistry and Mineralogy
https://books.google[...]
[12]
학술지
An explanatory Statement of the Notions or Principles upon which the systematic Arrangement is founded, which was adopted as the Basis of an Essay on Chemical Nomenclature
https://books.google[...]
[13]
웹사이트
law of multiple proportions definition
http://groups.molbio[...]
2017-10-26
[14]
간행물
高等学校化学で用いる用語に関する提案（３）
http://www.chemistry[...]
日本化学会
2017-11-15
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