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일정 성분비 법칙

일정 성분비 법칙(一定成分比法則, Law of Definite Proportions)은 하나의 화합물을 구성하는 각 성분 원소들의 질량비가 항상 일정하다는 화학 법칙이다. 정비례의 법칙 또는 프루스트의 법칙(Proust's Law)이라고도 불린다.

1799년 프랑스의 화학자이자 약학자인 조제프 루이 프루스트(Joseph Louis Proust)가 발견하였다. 프루스트는 인공적으로 합성한 탄산구리와 천연에서 채취한 탄산구리의 조성이 동일함을 실험적으로 확인하여 이 법칙을 제창하였다. 이 법칙은 배수 비례의 법칙과 함께 화학양론(stoichiometry)의 근간이 된다.

예를 들어, 물(H₂O)의 경우 수소와 산소의 질량비는 항상 1:8이다. 즉, 수소 1g에 대하여 산소 8g이 결합하여 물을 형성한다. 만약 수소의 질량이 2.5g이라면, 이와 결합하는 산소의 질량은 20g이 된다.

이 법칙이 처음 제안되었을 당시에는 클로드 루이 베르톨레(Claude Louis Berthollet)가 원소들이 어떠한 비율로든 결합할 수 있다고 주장하며 반론을 제기하였다. 그러나 이후 존 돌턴(John Dalton)은 이 법칙을 원자론의 이론적 기반으로 채택하였다.

일정 성분비 법칙이 항상 성립하지 않는 경우도 존재한다. 이러한 화합물을 비화학량론적 화합물(non-stoichiometric compound) 또는 베르톨라이드(berthollide)라고 부른다. 대표적인 예로 산화철의 일종인 뷔스타이트(wüstite)가 있으며, 이는 이상적인 화학식 FeO와 달리 결정 내 빈 공간으로 인해 Fe₀.₉₅O의 조성을 가진다. 또한 동위원소 구성의 차이, 고분자 화합물의 경우에도 이 법칙이 완전히 적용되지 않을 수 있다.

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