A határozott arányok törvényét (vagy az állandó összetétel törvényét) először 1794-ben publikálta.
A határozott arányok törvénye
A modern kémia egyik alapvető megfigyelése, a határozott arányok törvénye kimondja, hogy egy tiszta vegyületben az elemek meghatározott arányban egyesülnek egymással.
Ezzel egyenértékű állítás az állandó összetétel törvénye, amely kimondja, hogy egy adott kémiai vegyület minden mintája azonos elemi összetételű.
Például a tiszta víz bármelyik mintájának tömegének 8/9 részét az oxigén, míg a maradék 1/9 részét a hidrogén teszi ki.
A többszörös arányok törvényével együtt ez képezi a sztöchiometria alapját.
Ezt a megfigyelést először Joseph Proust francia kémikus tette meg több, 1797 és 1804 között végzett kísérlet alapján. E kísérletek többségében Proust több elemet reagáltatott oxigénnel, és megfigyelte, hogy e reakciók termékének oxigéntartalma mindig egy vagy két értéken rögzült, ahelyett, hogy a lehetséges értékek széles skáláját mutatta volna. Proust például azt mérte, hogy a vas és az oxigén terméke tartalmazhat 27% oxigént vagy 48% oxigént, de nem egy köztes összetételt, vagy hogy a réz és az oxigén terméke tartalmazhat 18% oxigént vagy 25% oxigént, de nem egy köztes összetételt.
Az ilyen megfigyelések alapján Proust 1797-ben ilyen kijelentéseket tett:
Ezekből a kísérletekből azt az elvet fogom levezetni, amelyet e feljegyzés elején megállapítottam, nevezetesen, hogy a vas, mint sok más fém, a természet azon törvényének van alávetve, amely minden valódi kombinációnál uralkodik, vagyis, hogy két állandó arányú oxigénnel egyesül. Ebben a tekintetben nem különbözik az óntól, a higanytól és az ólomtól, egyszóval szinte minden ismert éghető anyagtól.
Míg a határozott arányok törvénye a modern kémikus számára triviálisnak tűnhet, a kémiai vegyület definíciójában rejlő igaznak, ez nem volt így a 18. század végén, amikor a kémiai vegyület fogalma még nem volt teljesen kidolgozva. Valójában, amikor először javasolták, ez az állítás ellentmondásos volt, és más kémikusok is ellenezték, különösen Proust francia kollégája, Claude Louis Berthollet, aki azt állította, hogy az elemek bármilyen arányban egyesülhetnek. E vita létezése is hangsúlyozza, hogy abban az időben a tiszta kémiai vegyületek és a keverékek közötti különbségtétel még nem volt teljesen kidolgozva.
A határozott arányok törvénye hozzájárult a John Dalton által 1803-tól kezdve támogatott atomelmélethez, amely az anyagot különálló atomokból álló anyagként magyarázta, hogy minden elemhez egyfajta atom tartozik, és hogy a vegyületek különböző típusú atomok meghatározott arányú kombinációiból állnak.
Megjegyzendő, hogy bár nagyon hasznos a modern kémia megalapozásában, a határozott arányok törvénye nem mindenhol igaz: léteznek nem sztöchiometrikus vegyületek, amelyek elemi összetétele mintáról mintára változhat. Ilyen például a vas-oxid wüstit, amely minden egyes oxigénatomra 0,83 és 0,95 vasatomot tartalmazhat, és így 23% és 25% közötti oxigéntartalommal rendelkezik. Proust mérései általában nem voltak elég pontosak az ilyen eltérések kimutatásához.