Закон «Авогадро» Що він складається, одиниці виміру, Експеримент «Авогадро»

The Закон Авогадро Вона постулює, що рівний об'єм всіх газів, при тій же температурі і тиску, має однакову кількість молекул. Амадео Авогадро, італійський фізик, запропонував в 1811 році дві гіпотези: перша говорить, що атоми елементних газів разом у молекулах замість існуючих як окремі атоми, як сказав Джон Далтон..

Друга гіпотеза говорить, що рівні обсяги газів при постійному тиску і температурі мають однакову кількість молекул. Гіпотеза Авогадро, пов'язана з кількістю молекул газу, не була прийнята до 1858 року, коли італійський хімік Станіславо Каннізаро побудував логічну хімічну систему, засновану на цьому.

З закону Авогадро можна вивести наступне: для даної маси ідеального газу його об'єм і кількість молекул прямо пропорційні, якщо температура і тиск є постійними. Це також означає, що молярний об'єм газів, які поводяться в ідеалі, є однаковим для всіх.

Наприклад, з урахуванням кількості балонів, позначених А-Z, всі вони заповнені, поки вони не будуть роздуті до обсягу 5 літрів. Кожна буква відповідає різним газовим видам; тобто його молекули мають свої особливості. Закон Авогадро стверджує, що всі кульки розміщують таку ж кількість молекул.

Якщо зараз повітряні кульки роздуті до 10 літрів, то за гіпотезою Авогадро буде введено в два рази більше початкових газових молей.

Індекс

• 1 З чого він складається і одиниці виміру
  • 1.1 Відрахування величини R при вираженні в L · atm / K · моль
• 2 Звичайна форма права Авогадро
• 3 Наслідки та наслідки
• 4 Витоки
  • 4.1 Гіпотеза Авогадро
  • 4.2 Номер Авогадро
• 5 Експеримент Авогадро
  • 5.1 Експериментуйте з комерційними контейнерами
• 6 Приклади
  • 6,1 O2 + 2H2 => 2H2O
  • 6.2 N2 + 3H2 => 2NH3
  • 6.3 N2 + O2 => 2NO
• 7 Посилання

З чого вона складається і одиниці виміру

Закон Авогадро стверджує, що для маси ідеального газу об'єм газу і число молей прямо пропорційні, якщо температура і тиск є постійними. Математично це можна виразити наступним рівнянням:

V / n = K

V = об'єм газу, зазвичай виражається в літрах.

n = кількість речовини, виміряне в молях.

Також так званий закон ідеальних газів має наступне:

PV = nRT

Р = тиск газу зазвичай виражається в атмосферах (атм), в мм ртуті (мм рт.ст.) або в паскалі (Па).

V = об'єм газу, виражений у літрах (L).

n = кількість молей.

T = температура газу, виражена в градусах Цельсія, градуси Фаренгейта або в градусах Кельвіна (0 ºC еквівалентно 273,15K).

R = універсальна постійна ідеальних газів, яка може бути виражена в декількох одиницях, серед яких виділяються: 0,08205 л · атм / кмоль (L · атм К)^-1.мол^-1); 8.314 J / K.mol (J.K^-1.мол^-1) (J є джоулем); і 1,987 cal / Kmol (cal. K^-1.мол^-1) (вапно - калорії).

Відрахування величини R при вираженні в L· Атм / К· Mol

Об'єм, що займає один моль газу в атмосфері тиску і 0 ºC, що дорівнює 273K, становить 22,414 л..

R = PV / T

R = 1 атм x 22,414 (л / моль) / (273 ºK)

R = 0,082 л · атм / моль.К

Рівняння ідеальних газів (PV = nRT) можна записати наступним чином:

V / n = RT / P

Припускаючи, що температура і тиск є постійними, оскільки R є постійною, то:

RT / P = K

Тоді:

V / n = K

Це є наслідком закону Авогадро: існування постійного співвідношення між об'ємом, зайнятим ідеальним газом, і кількістю молей цього газу для постійної температури і тиску.

Типова форма права Авогадро

Якщо у вас є два гази, то вище рівняння перетворюється в наступне:

V₁/ n₁= V₂/ n₂

Цей вираз також записується як:

V₁/ V₂= n₁/ n₂

Наведене вище показує співвідношення пропорційності.

У своїй гіпотезі Авогадро зазначив, що два ідеальні гази в одному і тому ж обсязі і при одній і тій же температурі і тиску містять однакову кількість молекул.

Зрештою, те ж саме відбувається з реальними газами; наприклад, рівний об'єм O₂ і N₂ Він містить таку ж кількість молекул, коли він знаходиться при тій же температурі і тиску.

Реальні гази демонструють невеликі відхилення від ідеальної поведінки. Однак закон Авогадро приблизно доречний для реальних газів при досить низькому тиску і при високих температурах.

Наслідки та наслідки

Найбільш значним наслідком закону Авогадро є те, що постійна R для ідеальних газів має однакову величину для всіх газів.

R = PV / nT

Отже, якщо R є постійним для двох газів:

P₁V₁/ nT₁= P₂V₂/ n₂T₂ = постійна

Суфікси 1 і 2 являють собою два різних ідеальних гази. Зроблено висновок, що константа ідеальних газів на 1 моль газу не залежить від природи газу. Потім обсяг, зайнятий цією кількістю газу при даній температурі і тиску, завжди буде однаковим.

Одним з наслідків застосування закону Авогадро є знаходження того, що 1 моль газу займає обсяг 22,414 літрів при тиску 1 атмосфера і при температурі 0 ºC (273 K)..

Іншим очевидним наслідком є ​​наступне: якщо тиск і температура є постійними, коли кількість газу зростає, його обсяг також збільшиться.

Витоки

У 1811 році Авогадро представив свою гіпотезу, засновану на атомній теорії Далтона, і закон Гей-Люссака про вектори руху молекул..

Гей-Люссак у 1809 році прийшов до висновку, що "гази, незалежно від пропорцій, в яких вони можуть бути об'єднані, завжди дають початок сполукам, елементи яких виміряні в обсязі завжди кратні іншим".

Той же автор також показав, що "комбінації газів завжди мають місце за дуже простими співвідношеннями в обсязі".

Авогадро зазначив, що хімічні реакції газової фази включають молекулярні види обох реагентів і продукту.

Згідно з цим твердженням, взаємозв'язок між молекулами реагентів і продуктів повинна розглядатися як ціле число, оскільки існування обриву зв'язків до реакції (окремих атомів) не представляється ймовірним. Однак мольні кількості можуть бути виражені дробовими значеннями.

Зі свого боку, закон комбінованих обсягів говорить про те, що чисельне співвідношення між газовими обсягами також є простим і повним. Це призводить до прямої зв'язку між обсягами і кількістю молекул газоподібних видів.

Гіпотеза Авогадро

Авогадро запропонував, щоб молекули газів були двоатомними. Це пояснює, як два об'єми молекулярного водню поєднуються з об'ємом молекулярного кисню, щоб дати два обсяги води.

Крім того, Авогадро запропонував, що якщо рівні обсяги газів містять однакову кількість частинок, то зв'язок між густинами газів повинна бути рівною співвідношенню між молекулярними масами цих частинок..

Очевидно, що поділ d1 між d2 породжує приватне m1 / m2, оскільки об'єм, зайнятий газовими масами, є однаковим для обох видів і скасовується:

d1 / d2 = (m1 / V) / (м2 / В)

d1 / d2 = m1 / м2

Номер Авогадро

Одна моль містить 6.022 x 10²³ молекули або атоми. Ця цифра називається числом Авогадро, хоча він і не розраховував. Жан П'єр, Нобелівська премія 1926 року, зробив відповідні вимірювання і запропонував ім'я на честь Авогадро.

Експеримент Авогадро

Дуже проста демонстрація закону Авогадро полягає в тому, щоб помістити оцтову кислоту в скляну пляшку, а потім додати бікарбонат натрію, закривши рот пляшки балоном, що перешкоджає входу або виходу газу всередині пляшки.

Оцтова кислота реагує з бікарбонатом натрію, таким чином виробляючи вивільнення CO₂. Газ накопичується в балоні, викликаючи його інфляцію. Теоретично обсяг, досягнутий балоном, пропорційний кількості молекул CO₂, як запропонував закон Авогадро.

Однак цей експеримент має обмеження: балон є еластичним тілом; тому, коли ваша стінка розширюється накопиченням CO₂, вона породжує в цьому силу, яка виступає проти її розслаблення і намагається зменшити обсяг земної кулі.

Експериментуйте з комерційними контейнерами

Ще один ілюстративний експеримент із законом Авогадро представлено з використанням банок для соди та пластикових пляшок.

У разі содових банок, внутрішній бікарбонат натрію виливають і потім додають розчин лимонної кислоти. Сполуки реагують один з одним, виробляючи виділення CO-газу₂, яка накопичується всередині банку.

Потім додають концентрований розчин гідроксиду натрію, який має функцію "секвестрування" CO₂. Потім доступ до внутрішньої частини банки швидко закривається за допомогою клейкої стрічки.

Через певний час спостерігається, що можна укладати контракти, вказуючи на те, що присутність СО зменшилася₂. Тоді можна вважати, що відбувається зменшення об'єму балона, що відповідає зменшенню кількості молекул CO₂, відповідно до закону Авогадро.

У експерименті з пляшкою виконують таку ж процедуру, як з банки з содою, і при додаванні NaOH горловину пляшки закривають кришкою; також спостерігається скорочення стінки пляшки. В результаті такий же аналіз може бути виконаний так само, як і у випадку з содою.

Приклади

Три нижчі зображення ілюструють концепцію закону Авогадро, що стосується обсягу, зайнятого газом, і кількості молекул реагентів і продуктів..

O₂ + 2H₂ => 2H₂O

Об'єм газоподібного водню є подвійним, але він займає контейнер того ж розміру, що і газоподібний кисень.

N₂ + 3H₂ => 2NH₃

N₂ + O₂ => 2NO

Список літератури

1. Бернар Фернандес, доктор філософії. (Лютий 2009 року). Дві гіпотези Авогадро (1811). [PDF] Взяті з: bibnum.education.fr
2. Нурія Мартінес Медіна. (5 липня 2012 р.) Авогадро, великий італійський вчений XIX ст. Взяті з: rtve.es
3. Муньос Р. та Бертомее Санчес Дж. (2003) Історія науки в підручниках: гіпотеза (а) Авогадро, Викладання науки, 21 (1), 147-161.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1 лютого 2018). Що таке закон Авогадро? Взяті з: thoughtco.com
5. Редактори Британської енциклопедії. (26 жовтня 2016 року). Закон Авогадро. Енциклопедія Британіка. Взяті з: britannica.com
6. Yang, S.P. (2002). Побутові продукти використовуються для закриття контейнерів і демонструють закон Авогадро. Chem. Том: 7, с. 37-39.
7. Glasstone, S. (1968). Договір фізичної хімії. 2^да Edic. Редакція Агілар.