倍比定律

普鲁斯特和贝索勒的争论，说明了这样的一个事实：两种元素能够以不同的比数化合生成不同的化合物。然而，这也就随着产生了一个新的问题：这两种元素能不能以任意的比数生成许多种化合物呢？在各种不同的化合物之间，是不是又存在着一定的关系呢？答案是：两种元素只能生成有限的几种不同的化合物，并不能以任意的比数生成许多种化合物。而且，在各种不同的化合物之间，存在着一定的比数关系。这一规律，是英国化学家道尔顿在1803年发现的。
     当时，道尔顿在埋头于气体成分的研究工作中，研究了许许多多气体相互化合所生成的化合物。在工作中，他发现两种元素可以生成两种或两种以上的不同的化合物。他仔细地把这些不同的化合物加以对比，看出了一条崭新的规律来：元素的化合的比数，常常可以约成简单的整数。以氮气和氧气为例，它俩互相化合，可以生成5种不同的氮氧化合物。如果以氮的重量为1作标准，可以得到下面的结果： 如果你拿出一张纸来，把0.571、1.142、1.713、2.284、2.855都用0.571除一下的话，可以看出，这5种化合物中氧的含量恰巧是1∶2∶3∶4∶5。再以铅和氧的化合物为例：如果用1克铅，在空气中加热到摄氏500度，那么，铅和氧会化合生成红色的四氧化三铅（俗名“红丹”，Pb3O4）1.1029克；如果把1克铅，在空气中加热到摄氏750度，那么，铅会和氧化合生成黄色的一氧化铅（俗名叫“黄丹”，PbO）1.0772 克。在这里，所用的铅都是1克，而这两种化合物中所含的氧的重量是0.1029克和0.0772克。
     它们之间的比数是 0.1029∶0.0772＝4∶3（因为 0.1029＝0.02573×4；0.0772＝0.02573×3）；恰好又成简单的整数比！这样，道尔顿得出了一个规律，用现代的说法，那就是：如果甲乙两种元素能够化合成几种化合物，那么，在这几种化合物里，跟一定量甲元素相化合的乙元素的几个量，一定互成简单的整数比。这个定律，便是著名的“倍比定律”。道尔顿是在1803年发现倍比定律的，但是，当时他并没有把这一定律公开发表。1804年，道尔顿同英国化学家托马斯·汤姆生的一次会晤中，谈起了自己的发现，汤姆生听了，非常高兴。
     1808年，汤姆生在自己的《化学系统》这本书的第三版里，把道尔顿的发现写了进去。这样，倍比定律才第一次公布于世。道尔顿是一个慎重、谨严的科学家，他在当时不愿意马上公开发表自己的定律，也是有原因的——他感到有关的实验自己做得还不多。特别是在当时，普鲁斯特做了许多实验，这些实验的结果并不符合倍比定律。那时候，普鲁斯特曾分析了氧和铜的两种不同的化合物——氧化铜和氧化亚铜，得到这样的结果：氧化亚铜（红色，Cu2O）铜∶氧＝100∶16（重量比，下同）氧化铜（黑色，CuO）铜∶氧＝100∶25这里，氧在两种化合物中的重量是 16∶25，看不出成什么简单的整数，好象倍比定律对于铜和氧的化合物并不适用。正因为这样，道尔顿不愿意在问题还没有彻底弄清楚之前，就冒冒失失、轻率地发表自己的论文。也正因为这样，道尔顿在遇见汤姆生时，便向他讲述了自己的发现，并谦虚地向他请教。
     在1811年到1812年之间，瑞典分析化学家、以分析数据精确著称的白则里，重新仔仔细细地重复做着普鲁斯特的工作——凡是普鲁斯特做过的实验，他都一一重新做过，核对过。终于发现普鲁斯特对氧化铜的成分的测定，是错误的。白则里做了实验，得到这样结果：红色氧化铜铜∶氧＝100∶12.6黑色氧化铜铜∶氧＝100∶25.2这里，两种化合物中氧的重量是12.6∶25.2即 1∶2，恰好成简单的整数比——完全符合倍比定律。普鲁斯特也正因为实验结果不准确，因此没能发现倍比定律。倍比定律，虽是道尔顿首先发现的，但是，这也和汤姆生、白则里的努力是分不开的。倍比定律，又是物质不灭定律的一个新的发展。