ЗАКОН АВОГАДРО: ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТ - ХИМИЯ - 2026

Закон Авогадро предположил , что равный объем всех газов, при в той же температуре и давлении, имеет такое же число молекул. Амадео Авогадро, итальянский физик, в 1811 году выдвинул две гипотезы: первая гласит, что атомы элементарных газов находятся вместе в молекулах, а не существуют как отдельные атомы, как сказал Джон Дальтон.

Вторая гипотеза гласит, что равные объемы газов при постоянном давлении и температуре содержат одинаковое количество молекул. Гипотеза Авогадро о количестве молекул в газах не была принята до 1858 года, когда итальянский химик Станислао Канницаро построил на ее основе логическую химическую систему.

Из закона Авогадро можно вывести следующее: для данной массы идеального газа его объем и количество молекул прямо пропорциональны, если температура и давление постоянны. Это также означает, что молярный объем газов с идеальными свойствами одинаков для всех.

Например, учитывая количество воздушных шаров, обозначенных буквами от A до Z, все они заполняются до тех пор, пока их объем не надувается до 5 литров. Каждая буква соответствует разному газу; то есть его молекулы имеют свои особенности. Закон Авогадро гласит, что все воздушные шары содержат одинаковое количество молекул.

Если теперь надуть воздушные шары до 10 литров, согласно гипотезе Авогадро, будет введено вдвое больше первоначальных газовых молей.

Из чего он состоит и единицы измерения

Закон Авогадро гласит, что для массы идеального газа объем газа и количество молей прямо пропорциональны, если температура и давление постоянны. Математически это можно выразить следующим уравнением:

В / п = К

V = объем газа, обычно выражаемый в литрах.

n = количество вещества, измеренное в молях.

Кроме того, из так называемого закона идеального газа получаем следующее:

PV = nRT

P = давление газа обычно выражается в атмосферах (атм), в мм рт. Ст. (Мм рт. Ст.) Или в паскалях (Па).

V = объем газа, выраженный в литрах (л).

n = количество молей.

T = температура газа, выраженная в градусах Цельсия, градусах Фаренгейта или градусах Кельвина (0 ºC равняется 273,15 K).

R = универсальная константа идеальных газов, которые могут быть выражены в нескольких единиц, среди которых выделяются следующие: 0,08205 л · атм / K.mol (L · атм К ^-1 .mol ^-1 ); 8,314 Дж / моль К. (Ю.К. ^-1 .mol ^-1 ) (J является джоуль); и 1,987 кал / кмоль (cal.K ^-1 .mol ^-1 ) (кал является калорий).

Уменьшение значения R, выраженного в L

Объем, который занимает моль газа при атмосферном давлении и температуре 0 ° C, эквивалентной 273K, составляет 22,414 литра.

R = PV / T

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

R = 0,082 л атм / моль.К

Уравнение идеального газа (PV = nRT) можно записать следующим образом:

В / п = RT / P

Если предполагается, что температура и давление постоянны, поскольку R является постоянным, тогда:

RT / P = K

Затем:

В / п = К

Это следствие закона Авогадро: существование постоянной зависимости между объемом, который занимает идеальный газ, и количеством молей этого газа при постоянной температуре и давлении.

Обычная форма закона Авогадро

Если у вас два газа, то предыдущее уравнение принимает следующий вид:

V ₁ / n ₁ = V ₂ / n ₂

Это выражение также записывается как:

V ₁ / V ₂ = n ₁ / n ₂

Выше показано указанное соотношение пропорциональности.

В своей гипотезе Авогадро указал, что два идеальных газа в одном объеме, при одинаковых температуре и давлении содержат одинаковое количество молекул.

В более широком смысле то же самое верно и для настоящих газов; например, равный объем O ₂ и N ₂ содержит одинаковое количество молекул, когда он находится при одинаковой температуре и давлении.

Реальные газы показывают небольшие отклонения от идеального поведения. Однако закон Авогадро приблизительно справедлив для реальных газов при достаточно низком давлении и высоких температурах.

Последствия и последствия

Наиболее важным следствием закона Авогадро является то, что постоянная R для идеальных газов имеет одинаковое значение для всех газов.

R = PV / нТл

Итак, если R постоянно для двух газов:

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

Суффиксы 1 и 2 обозначают два разных идеальных газа. Вывод состоит в том, что идеальная газовая постоянная для 1 моля газа не зависит от природы газа. Тогда объем, занимаемый этим количеством газа при данной температуре и давлении, всегда будет одинаковым.

Следствием применения закона Авогадро является открытие, что 1 моль газа занимает объем 22,414 литров при давлении 1 атмосфера и температуре 0 ºC (273K).

Еще одно очевидное следствие: если давление и температура постоянны, при увеличении количества газа увеличивается и его объем.

происхождения

В 1811 году Авогадро выдвинул свою гипотезу, основанную на атомной теории Дальтона и законе Гей-Люссака о векторах движения молекул.

Гей-Люссак пришел к выводу в 1809 году, что «газы, в каких бы пропорциях они ни сочетались, всегда образуют соединения, элементы которых, измеренные по объему, всегда кратны другому».

Тот же автор также показал, что «соединения газов всегда происходят в соответствии с очень простыми объемными соотношениями».

Авогадро отметил, что в химических реакциях в газовой фазе участвуют молекулярные частицы как реагентов, так и продукта.

Согласно этому утверждению, отношение между молекулами реагента и продукта должно быть целым числом, поскольку существование разрыва связи до реакции (отдельных атомов) маловероятно. Однако молярные количества могут быть выражены дробными значениями.

Со своей стороны, закон комбинированных объемов указывает, что числовое соотношение между газовыми объемами также является простым и целочисленным. Это приводит к прямой связи между объемами и количеством молекул газообразных веществ.

Гипотеза Авогадро

Авогадро предположил, что молекулы газа двухатомны. Это объясняет, как два объема молекулярного водорода в сочетании с одним объемом молекулярного кислорода дают два объема воды.

Кроме того, Авогадро предположил, что если равные объемы газов содержат равное количество частиц, отношение плотностей газов должно быть равно отношению молекулярных масс этих частиц.

Очевидно, что деление d1 на d2 дает частное m1 / m2, поскольку объем, занимаемый газовыми массами, одинаков для обоих видов, и он сокращается:

d1 / d2 = (м1 / В) / (м2 / В)

d1 / d2 = м1 / м2

Число Авогадро

Один моль содержит 6,022 x 10 ²³ молекул или атомов. Эта цифра называется числом Авогадро, хотя рассчитывал это не он. Жан-Пьер, лауреат Нобелевской премии 1926 года, произвел соответствующие измерения и предложил название в честь Авогадро.

Эксперимент Авогадро

Очень простая демонстрация закона Авогадро состоит в помещении уксусной кислоты в стеклянную бутылку и последующем добавлении бикарбоната натрия, закрывающем горлышко бутылки баллоном, который предотвращает вход или выход газа изнутри бутылки. ,

Уксусная кислота реагирует с бикарбонатом натрия, выделяя CO ₂ . Газ накапливается в баллоне, вызывая его надувание. Теоретически объем, достигаемый воздушным шаром, пропорционален количеству молекул CO ₂ , как установлено законом Авогадро.

Однако у этого эксперимента есть ограничение: шар представляет собой упругое тело; Следовательно, когда его стенка расширяется из-за накопления CO ₂ , в ней создается сила, которая препятствует ее расширению и пытается уменьшить объем баллона.

Экспериментируйте с коммерческими контейнерами

Другой иллюстративный эксперимент закона Авогадро представлен с использованием банок из-под газировки и пластиковых бутылок.

В случае банок из-под соды в нее наливают бикарбонат натрия, а затем добавляют раствор лимонной кислоты. Соединения вступают в реакцию друг с другом с выделением газообразного CO ₂ , который накапливается внутри банки.

Затем добавляют концентрированный раствор гидроксида натрия, который выполняет функцию «связывания» CO ₂ . Затем доступ внутрь банки быстро закрывается с помощью липкой ленты.

По прошествии определенного времени можно заметить, что банка сжимается, указывая на то, что присутствие CO ₂ уменьшилось . Тогда можно было подумать, что происходит уменьшение объема банки, что соответствует уменьшению количества молекул CO _{2 в} соответствии с законом Авогадро.

В эксперименте с бутылкой проводят ту же процедуру, что и с банкой из-под газировки, и когда добавляют NaOH, горлышко бутылки закрывается крышкой; аналогично наблюдается сжатие стенки бутылки. В результате можно провести тот же анализ, что и в случае с содой.

Примеры

Три изображения ниже иллюстрируют концепцию закона Авогадро, связывающего объем, который занимают газы, и количество молекул реагентов и продуктов.

ИЛИ

Объем газообразного водорода вдвое больше, но он занимает емкость того же размера, что и газообразный кислород.

N

N

Ссылки

1. Бернар Фернандес, доктор философии. (Февраль 2009 г.). Две гипотезы Авогадро (1811 г.). , Взято с: bibnum.education.fr
2. Нурия Мартинес Медина. (5 июля 2012 г.). Авогадро, великий итальянский ученый 19 века. Взято с: rtve.es
3. Муньос Р. и Бертомеу Санчес Дж. Р. (2003) История науки в учебниках: гипотеза Авогадро, Enseñanza de las Ciencias, 21 (1), 147-161.
4. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (1 февраля 2018 г.). Что такое закон Авогадро? Взято с: thinkco.com
5. Редакторы энциклопедии Британника. (2016, 26 октября). Закон Авогадро. Encyclopdia Britannica. Взято с: britannica.com
6. Ян, СП (2002). Предметы домашнего обихода, используемые для того, чтобы схлопывать закрытые контейнеры и демонстрировать закон Авогадро. Хим. Педагог. Том: 7, страницы: 37-39.
7. Гласстон, С. (1968). Трактат по физической химии. 2 ^дает Опыт. От редакции Агилар.