A publicat pentru prima dată Legea proporțiilor definite (sau Legea compoziției constante) în 1794.
Legea proporțiilor determinate
Una dintre observațiile fundamentale ale chimiei moderne, legea proporțiilor determinate afirmă că, într-un compus pur, elementele se combină în proporții determinate între ele.
O afirmație echivalentă este legea compoziției constante, care afirmă că toate probele unui anumit compus chimic au aceeași compoziție elementară.
De exemplu, oxigenul reprezintă 8/9 din masa oricărui eșantion de apă pură, în timp ce hidrogenul reprezintă restul de 1/9 din masă.
Împreună cu legea proporțiilor multiple, aceasta constituie baza stoichiometriei.
Această observație a fost făcută pentru prima dată de chimistul francez Joseph Proustîn baza mai multor experimente efectuate între 1797 și 1804. În cele mai multe dintre aceste experimente, Proust a făcut să reacționeze mai multe elemente cu oxigen și a observat că conținutul de oxigen al produsului acestor reacții era întotdeauna fixat la una sau două valori, în loc să prezinte o gamă largă de valori posibile. De exemplu, Proust a măsurat că produsul de fier și oxigen poate conține 27% oxigen sau 48% oxigen, dar nu o compoziție intermediară, sau că produsul de cupru și oxigen poate conține 18% oxigen sau 25% oxigen, dar nu o compoziție intermediară.
Bazându-se pe astfel de observații, Proust a făcut afirmații ca aceasta,în 1797:
Voi încheia deducând din aceste experiențe principiul pe care l-am stabilit la începutul acestui memoriu, și anume că fierul, ca multe alte metale, se supune legii naturii care prezidează la orice combinație adevărată, adică se unește cu două proporții constante de oxigen. În această privință, el nu diferă de staniu, mercur și plumb și, într-un cuvânt, de aproape toți combustibilii cunoscuți.
În timp ce legea proporțiilor definite poate părea banal de adevărată pentru chimistul modern, inerentă în însăși definiția unui compus chimic, nu era așa la sfârșitul secolului al XVIII-lea, când conceptul de compus chimic nu fusese încă pe deplin dezvoltat. De fapt, atunci când a fost propusă pentru prima dată, a fost o afirmație controversată și a fost combătută de alți chimiști, în special de francezul Claude Louis Berthollet, colegul lui Proust, care susținea că elementele se pot combina în orice proporție. Însăși existența acestei dezbateri evidențiază faptul că, la acea vreme, distincția dintre compușii chimici puri și amestecuri nu fusese încă pe deplin dezvoltată.
Legea proporțiilor definite a contribuit la teoria atomică pe care John Dalton a promovat-o începând cu 1803, care a explicat materia ca fiind formată din atomi discreți, că exista un tip de atom pentru fiecare element și că compușii erau făcuți din combinații de diferite tipuri de atomi în proporții fixe.
Se poate remarca faptul că, deși foarte utilă în fundamentarea chimieimoderne, legea proporțiilor definite nu este universal adevărată. există compuși nonstoichiometrici a căror compoziție elementară poate varia de la o probă la alta. Un exemplu este oxidul de fier wüstită, care poate conține între 0,83 și 0,95 atomi de fier pentru fiecare atom de oxigen, și astfelconține între 23% și 25% oxigen. În general, măsurătorile lui Proust nu au fost suficient de precise pentru a detecta astfel de variații.