ЗАКОНЪТ НА АВОГАДРО: МЕРНИ ЕДИНИЦИ И ЕКСПЕРИМЕНТ - ХИМИЯ - 2026

На практика на Авогадро постулира, че равен обем на всички газове, при на същата температура и налягане, има същия брой молекули. Амадео Авогадро, италиански физик, предложи две хипотези през 1811 г.: първата казва, че атомите на елементарните газове са заедно в молекули, вместо да съществуват като отделни атоми, както казва Джон Далтън.

Втората хипотеза казва, че еднакви обеми газове при постоянно налягане и температура имат еднакъв брой молекули. Хипотезата на Авогадро, свързана с броя на молекулите в газове, е приета едва през 1858 г., когато италианският химик Станислао Канизаро изгражда логическа система от химия, базирана на нея.

От закона на Авогадро може да се направи следното: за дадена маса от идеален газ, неговият обем и броят на молекулите са пряко пропорционални, ако температурата и налягането са постоянни. Това също предполага, че моларният обем на идеално поведените газове е един и същ за всички.

Например, като се имат предвид няколко балона, обозначени от A до Z, всички те се пълнят, докато не се надуят до обем от 5 литра. Всяка буква съответства на различен газообразен вид; тоест молекулите му имат свои собствени характеристики. Законът на Авогадро гласи, че всички балони съхраняват еднакъв брой молекули.

Ако балоните сега се надуят до 10 литра, според хипотезите на Авогадро ще бъдат въведени два пъти повече от първоначалните газообразни бенки.

От какво се състои и мерни единици

Законът на Avogadro гласи, че за маса от идеален газ обемът на газта и броят на бенките са пряко пропорционални, ако температурата и налягането са постоянни. Математически може да се изрази със следното уравнение:

V / n = K

V = обем на газа, обикновено изразен в литри.

n = количество на веществото, измерено в бенки.

От така наречения закон за идеалния газ имаме следното:

PV = nRT

P = налягането на газа обикновено се изразява в атмосфери (атм), в mm живак (mmHg) или в Pascal (Pa).

V = обемът на газа, изразен в литри (L).

n = брой бенки.

T = температурата на газа, изразена в градуси по Целзий, градуси по Фаренхайт или градуси Келвин (0 ºC е 273.15K).

R = универсалната константа на идеалните газове, която може да бъде изразена в различни единици, сред които се открояват следните: 0,08205 L · atm / K.mol (L · atm K ^-1.mol ^-1); 8.314 J / K. mol (JK ^-1. Mol ^-1) (J е джоул); и 1.987 cal / Kmol (cal.K ^-1.mol ^-1) (cal е калории).

Приспадане на стойността на R, когато е изразено в L

Обемът, който мол газ заема в атмосфера на налягане и 0 ºC, еквивалентни на 273K, е 22.414 литра.

R = PV / T

R = 1 атм x 22,414 (L / mol) / (273 ºK)

R = 0,082 L атм / мол.К.

Уравнението на идеалния газ (PV = nRT) може да бъде записано по следния начин:

V / n = RT / P

Ако температурата и налягането се приемат постоянни, тъй като R е константа, тогава:

RT / P = K

Тогава:

V / n = K

Това е следствие от закона на Авогадро: наличието на постоянна връзка между обема, който идеалният газ заема, и броя молове на този газ, за ​​постоянна температура и налягане.

Обичайна форма на закона на Авогадро

Ако имате два газа, тогава предишното уравнение става следното:

V ₁ / n ₁ = V ₂ / n ₂

Този израз се записва и като:

V ₁ / V ₂ = n ₁ / n ₂

Горното показва посочената пропорционалност.

В своята хипотеза Авогадро посочи, че два идеални газа в един и същ обем и при същата температура и налягане съдържат еднакъв брой молекули.

В удължаване същото важи и за реалните газове; например, равен обем от О ₂ и N ₂ съдържа същия брой молекули, когато е при същата температура и налягане.

Реалните газове показват малки отклонения от идеалното поведение. Законът на Авогадро обаче е приблизително валиден за реални газове при достатъчно ниско налягане и при високи температури.

Последици и последици

Най-същественото следствие от закона на Авогадро е, че константата R за идеални газове има еднаква стойност за всички газове.

R = PV / nT

Така че, ако R е постоянен за два газа:

P ₁ V ₁ / nT ₁ = P ₂ V ₂ / n ₂ T ₂ = константа

Приставки 1 и 2 представляват два различни идеални газа. Изводът е, че идеалната газова константа за 1 мол газ е независима от естеството на газа. Тогава обемът, зает от това количество газ при дадена температура и налягане, винаги ще бъде един и същ.

Следствие от прилагането на закона на Avogadro е констатацията, че 1 мол газ заема обем от 22.414 литра при налягане 1 атмосфера и температура 0 ºC (273K).

Друго очевидно следствие е следното: ако налягането и температурата са постоянни, когато количеството на даден газ е увеличено, неговият обем също ще се увеличи.

произход

През 1811 г. Авогадро излага своята хипотеза, основана на атомната теория на Далтън и закона на Гей-Лусак относно векторите на движение на молекулите.

Гей-Лусак заключава през 1809 г., че "газовете, в каквито и пропорции да се комбинират, винаги пораждат съединения, чиито елементи, измерени в обем, винаги са кратни на друг".

Същият автор също показа, че „комбинациите от газове винаги се осъществяват според много прости взаимоотношения в обем“.

Avogadro отбеляза, че химичните реакции в газова фаза включват молекулни видове както реагенти, така и продукти.

Според това твърдение, връзката между реагента и молекулите на продукта трябва да бъде цяло число, тъй като съществуването на разкъсване на връзката преди реакцията (отделни атоми) е малко вероятно. Моларните количества обаче могат да бъдат изразени като дробни стойности.

От своя страна, законът за обединените обеми показва, че числовата връзка между газообразните обеми също е проста и цяла. Това води до пряка връзка между обемите и броя на молекулите на газообразните видове.

Хипотеза на Авогадро

Avogadro предложи газовите молекули да са диатомични. Това обясни как два обеми молекулен водород се комбинират с един обем молекулен кислород, за да се получат два обеми вода.

Освен това Avogadro предложи, ако равни количества газове съдържат равен брой частици, съотношението на плътностите на газовете трябва да бъде равно на съотношението на молекулните маси на тези частици.

Очевидно разделянето на d1 на d2 поражда коефициента m1 / m2, тъй като обемът, зает от газообразните маси, е един и същ и за двата вида и отменя:

d1 / d2 = (m1 / V) / (m2 / V)

d1 / d2 = m1 / m2

Числото на Авогадро

Един мол съдържа 6.022 х 10 ²³ молекули или атоми. Тази цифра се нарича число на Авогадро, въпреки че той не е този, който го е изчислил. Жан Пиер, носител на Нобелова награда от 1926 г., направи съответните измервания и предложи името в чест на Авогадро.

Експериментът на Авогадро

Много проста демонстрация на закона на Avogadro се състои в поставяне на оцетна киселина в стъклена бутилка и след това добавяне на натриев бикарбонат, затваряне на устата на бутилката с балон, който предотвратява влизането или излизането на газ от бутилката, Оцетната киселина реагира с натриев бикарбонат, като по този начин освобождава CO ₂. Газът се натрупва в балона, причинявайки неговата инфлация. Теоретично, обемът, достигнат от балона, е пропорционален на броя на CO ₂ молекулите, както е посочено в закона на Авогадро.

Този експеримент обаче има ограничение: балонът е еластично тяло; следователно, тъй като стената му се разширява поради натрупването на CO ₂, в нея се генерира сила, която се противопоставя на нейното разпръскване и се опитва да намали обема на балона.

Експериментирайте с търговски контейнери

Друг илюстративен експеримент от закона на Авогадро е представен с използването на кутии със сода и пластмасови бутилки.

В случая със сода бидони се налива натриев бикарбонат и след това се добавя разтвор на лимонена киселина. Съединенията реагират помежду си, като произвеждат отделяне на CO ₂ газ, който се натрупва вътре в консервната кутия.

Впоследствие се добавя концентриран разтвор на натриев хидроксид, който има функцията да "секвестрира" CO ₂. След това достъпът до вътрешността на кутията бързо се затваря с помощта на лепенка.

След определено време се наблюдава, че консервите се свиват, което показва, че присъствието на CO ₂ е намаляло. Тогава може да се мисли, че има намаляване на обема на консервата, което съответства на намаляване на броя на молекулите на CO ₂, според закона на Avogadro.

В експеримента с бутилката се спазва същата процедура, както при сода, и когато се добави NaOH, устата на бутилката се затваря с капака; също така се наблюдава свиване на стената на бутилката. В резултат на това може да се направи същия анализ, както в случая със содата.

Примери

Трите изображения по-долу илюстрират концепцията на закона на Авогадро, свързана с обема, който заемат газовете и броя на молекулите реагенти и продукти.

ИЛИ

Обемът на водороден газ е двоен, но заема контейнер със същия размер като този на газообразен кислород.

н

н

Препратки

1. Бернар Фернандес, д-р. (Февруари 2009 г.). Две хипотези на Авогадро (1811)., Взета от: bibnum.education.fr
2. Нурия Мартинес Медина. (5 юли 2012 г.). Авогадро, големият италиански учен от 19 век. Взета от: rtve.es
3. Muñoz R. и Bertomeu Sánchez JR (2003) Историята на науката в учебниците: хипотеза на Avogadro, Enseñanza de las Ciencias, 21 (1), 147-161.
4. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (1 февруари 2018 г.). Какво е законът на Авогадро? Взета от: thinkco.com
5. Редакторите на Encyclopaedia Britannica. (2016 г., 26 октомври). Законът на Авогадро. Encyclopædia Britannica. Взета от: britannica.com
6. Yang, SP (2002). Домакинските продукти, използвани за срутване на близки контейнери и демонстрират закона на Avogadro. Хим. Възпитател. Том: 7, страници: 37-39.
7. Glasstone, S. (1968). Трактат по физическа химия. 2 ^дава Exp Редакция Агилар.