Авогадро Законът, от който се състои, единици за измерване, експеримент на Авогадро

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

Втората хипотеза казва, че равни количества газове при постоянно налягане и температура имат еднакъв брой молекули. Хипотезата на Авогадро, свързана с броя на газовите молекули, не беше приета до 1858 г., когато италианският химик Станислао Канизаро изгради логическа химическа система, основана на това.

От закона на Авогадро може да се изведе следното: за дадена маса от идеален газ, обемът и количеството на молекулите са директно пропорционални, ако температурата и налягането са постоянни. Това също означава, че моларният обем на газовете, които се държат идеално, е еднакъв за всички.

Например, при даден брой балони, обозначени с А до Z, всички те се пълнят, докато се надуят до обем от 5 литра. Всяка буква съответства на различни газообразни видове; неговите молекули имат свои собствени характеристики. Законът на Авогадро потвърждава, че всички балони подават същото количество молекули.

Ако сега балоните са напомпани до 10 литра, според хипотезата на Avogadro ще бъдат въведени два пъти повече от първоначалните бензинови бенки..

индекс

• 1 От какво се състои и мерни единици
  • 1.1 Приспадане на стойността на R, изразена в L · atm / K · mol
• 2 Обичайна форма на закона на Авогадро
• 3 Последици и последици
• 4 Произход
  • 4.1 Хипотеза на Авогадро
  • 4.2 Номер на Авогадро
• 5 Експеримент на Авогадро
  • 5.1 Експериментирайте с търговски контейнери
• 6 Примери
  • 6,1 O2 + 2H2 => 2H2O
  • 6.2 N2 + 3H2 => 2NH3
  • 6.3 N2 + O2 => 2NO
• 7 Препратки

Какво се състои от него и единици за измерване

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

V / n = K

V = обем газ, обикновено изразен в литри.

n = количеството на веществото, измерено в молове.

Също така, така нареченият закон на идеалните газове има следното:

PV = nRT

P = налягането на газа обикновено се изразява в атмосфери (atm), в mm живачен стълб (mmHg) или в Pascal (Pa).

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

n = брой молове.

T = температурата на газа, изразена в градуси по Целзий, градуси по Фаренхайт или в градуси по Келвин (0 ° С е равно на 273,15 К).

R = универсалната константа на идеалните газове, която може да се изрази в няколко единици, сред които се открояват: 0.08205 L · atm / K.mol (L · atm K)^-1.мол^-1); 8.314 J / K.mol (J.K^-1.мол^-1) (J е джаул); и 1,987 кал / Kmol (cal. K^-1.мол^-1) (вар е калории).

Приспадане на стойността на R, когато е изразено в L· АТМ / К· Mol

Обемът, зает от един мол газ в атмосфера на налягане и 0 ° C, еквивалентна на 273K е 22,414 литра.

R = PV / T

R = 1 atm x 22.414 (L / mol) / (273ºK)

R = 0.082 L · atm / mol.K

Уравнението на идеалните газове (PV = nRT) може да бъде записано по следния начин:

V / n = RT / P

Ако приемем, че температурата и налягането са постоянни, защото R е константа, тогава:

RT / P = К

след това:

V / n = K

Това е следствие от закона на Авогадро: наличието на постоянна връзка между обема, зает от идеален газ и броя на моловете на този газ, за ​​постоянна температура и налягане.

Типична форма на закона на Авогадро

Ако имате два газа, тогава горното уравнение се трансформира в следното:

V₁/ n₁= V₂/ n₂

Този израз се записва и като:

V₁/ V₂= n₁/ n₂

Посоченото по-горе показва отношението на пропорционалност.

В своята хипотеза Авогадро посочи, че два идеални газа в същия обем и при една и съща температура и налягане съдържат същото количество молекули.

По същия начин същото нещо се случва и с истинските газове; например, равен обем от О₂ и N₂ Той 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 истински газове при достатъчно ниско налягане и при високи температури.

Последици и последици

Най-важната последица от закона на Авогадро е, че константата R за идеалните газове има същата стойност за всички газове.

R = PV / nT

Така че, ако R е постоянно за два газа:

P₁V₁/ nT₁= Р₂V₂/ n₂T₂ = постоянна

Наставките 1 и 2 представляват два различни идеални газа. Заключението е, че константата на идеалните газове за 1 мол газ е независима от природата на газа. След това обемът, зает от това количество газ при дадена температура и налягане, винаги ще бъде същият.

Една от последиците от прилагането на закона на Авогадро е констатацията, че 1 мол газ заема обем от 22,414 литра при налягане 1 атмосфера и при температура 0 ° С (273 К)..

Друго очевидно следствие е следното: ако налягането и температурата са постоянни, когато количеството газ се увеличава, обемът му също ще се увеличи.

начало

През 1811 г. Авогадро представя своята хипотеза, основана на атомната теория на Далтон и закона на Гей-Люсак за векторите на движение на молекули..

През 1809 г. Gay-Lussac заключава, че „газовете, независимо от пропорциите, в които могат да се комбинират, винаги пораждат съединения, чиито елементи в обем винаги са кратни на други“.

Същият автор също така показа, че "комбинациите от газове винаги се провеждат според много простите отношения в обем".

Авогадро отбеляза, че химичните реакции в газова фаза включват молекулни видове от двата реагента и от продукта.

Според това твърдение, връзката между молекулите на реагентите и продуктите трябва да се разглежда като цяло число, тъй като съществуването на скъсване на връзките преди реакцията (отделни атоми) не е вероятно. Моларните количества обаче могат да бъдат изразени с фракционни стойности.

От своя страна, законът за обема на комбинирането посочва, че численото съотношение между газообразните обеми също е просто и пълно. Това води до пряка връзка между обемите и броя на молекулите на газообразните видове.

Хипотеза на Авогадро

Авогадро предложи молекулите на газовете да са двуатомни. Това обяснява как два обема молекулен водород се комбинират с обем молекулен кислород, за да дадат два обема вода.

В допълнение, Avogadro предложи, че ако равните обеми газове съдържат еднакъв брой частици, връзката между плътностите на газовете трябва да бъде равна на съотношението между молекулните маси на тези частици..

Очевидно разделянето на d1 между d2 води до съотношението m1 / m2, тъй като обемът на газообразните маси е еднакъв за двата вида и се отменя:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Номерът на Авогадро

Един мол съдържа 6.022 х 10²³ молекули или атоми. Тази цифра се нарича числото на Авогадро, въпреки че той не го е изчислил. Жан Пиер, Нобелова награда от 1926 г., направи съответните измервания и предложи името в чест на Авогадро.

Експериментът на Авогадро

Много проста демонстрация на закона на Авогадро е да постави оцетна киселина в стъклена бутилка и след това да добави натриев бикарбонат, затваряйки устата на бутилката с балон, който предотвратява влизането или излизането на газ в бутилката.

Оцетната киселина реагира с натриев бикарбонат, като по този начин се отделя СО₂. Газът се натрупва в балона, предизвиквайки неговата инфлация. Теоретично обемът, достигнат от балона, е пропорционален на броя на молекулите СО₂, както е предложено от закона на Авогадро.

Обаче, този експеримент има ограничение: балонът е еластично тяло; следователно, когато стената ви е раздута от натрупването на СО₂, той генерира в това сила, която се противопоставя на нейната релаксация и се опитва да намали обема на земното кълбо.

Експериментирайте с търговски контейнери

Друг показателен експеримент на закона на Авогадро е представен с употребата на съдове за напитки и пластмасови бутилки.

В случай на натриева кутия, вътрешният разтвор на натриев бикарбонат се излива и след това се прибавя разтвор на лимонена киселина. Съединенията реагират едно с друго, като произвеждат отделянето на СО газ₂, което се натрупва вътре в кутията.

След това се добавя концентриран разтвор на натриев хидроксид, който има функцията да "изолира" СО₂. Тогава достъпът до вътрешността на кутията бързо се затваря с помощта на залепваща лента.

След известно време се забелязва, че кутията може да се сключи, което показва, че присъствието на CO е намаляло₂. След това може да се смята, че има намаляване на обема на кутията, което съответства на намаляване на броя на молекулите на CO₂, според закона на Авогадро.

В експеримента с бутилката се следва същата процедура, както с кутията сода, и когато се добавя NaOH, устата на бутилката се затваря с капака; също така се наблюдава свиване на стената на бутилката. В резултат на това може да се извърши един и същ анализ, както в случая с кутията със сода.

Примери

Трите по-ниски образа илюстрират концепцията на закона на Авогадро, свързвайки обема, зает с газове и броя на молекулите и продуктите на реагентите..

О₂ + 2H₂ => 2Н₂О

Обемът на водородния газ е двоен, но заема един контейнер със същия размер като този на газообразния кислород.

N₂ + 3H₂ => 2NH₃

N₂ + О₂ => 2NO

препратки

1. Доц. Д-р Бернар Фернандес. (Февруари 2009 г.). Две хипотези на Авогадро (1811). [PDF]. Взето от: bibnum.education.fr
2. Нурия Мартинес Медина. (5 юли 2012 г.). Авогадро, великият италиански учен от XIX век. Взети от: rtve.es
3. Muñoz R. и Bertomeu Sánchez J.R. (2003) История на науката в учебниците: хипотезата на Авогадро, Преподаване на наука, 21 (1), 147-161.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1 февруари 2018 г.). Какъв е законът на Авогадро? Взето от: thoughtco.com
5. Редакторите на Encyclopaedia Britannica. (26 октомври 2016 г.). Законът на Авогадро. Енциклопедия Британика. Взето от: britannica.com
6. Yang, S.P. (2002). Домакински продукти, използвани за затваряне на контейнера и демонстриране на Закона на Авогадро. Chem. Том: 7, страници: 37-39.
7. Glasstone, S. (1968). Договор за физическа химия. 2^га EDIC. Редакция Агилар.