Закон Авогадро, из чего он состоит, единицы измерения, эксперимент Авогадро

Закон Авогадро Он постулирует, что одинаковый объем всех газов при одинаковой температуре и давлении имеет одинаковое количество молекул. Итальянский физик Амадео Авогадро предложил в 1811 году две гипотезы: первая говорит о том, что атомы элементарных газов находятся в молекулах, а не существуют как отдельные атомы, как сказал Джон Далтон..

Вторая гипотеза гласит, что равные объемы газов при постоянном давлении и температуре имеют одинаковое количество молекул. Гипотеза Авогадро о количестве молекул газа не была принята до 1858 года, когда итальянский химик Станислао Каннизаро построил логическую химическую систему, основанную на этом..

Следующее может быть выведено из закона Авогадро: для данной массы идеального газа его объем и количество молекул прямо пропорциональны, если температура и давление постоянны. Это также подразумевает, что молярный объем газов, которые ведут себя идеально, одинаков для всех.

Например, учитывая количество баллонов, помеченных буквами от A до Z, они все заполняются до тех пор, пока не наполнятся объемом до 5 литров. Каждая буква соответствует разному газообразному виду; то есть его молекулы имеют свои особенности. Закон Авогадро утверждает, что все воздушные шары дают одинаковое количество молекул..

Если сейчас баллоны надуты до 10 литров, то согласно гипотезе Авогадро будет введено вдвое больше исходных газовых молей.

индекс

• 1 Из чего он состоит и единицы измерения
  • 1.1 Вычет значения R при выражении в л · атм / К · моль
• 2 Обычная форма закона Авогадро
• 3 Последствия и последствия
• 4 Происхождения
  • 4.1 Гипотеза Авогадро
  • 4.2 Авогадро номер
• 5 Авогадро эксперимент
  • 5.1 Эксперимент с коммерческими контейнерами
• 6 примеров
  • 6,1 O2 + 2H2 => 2H2O
  • 6,2 N2 + 3H2 => 2NH3
  • 6,3 N2 + O2 => 2NO
• 7 ссылок

Из чего он состоит и единицы измерения

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

V / n = K

V = объем газа, обычно выражается в литрах.

n = количество вещества, измеренное в молях.

Также, так называемый закон идеальных газов имеет 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 эквивалентно 273,15K).

R = универсальная постоянная идеальных газов, которая может быть выражена в нескольких единицах, среди которых выделяются следующие: 0,08205 л · атм / к.моль (L · атм K^-1.моль^-1); 8,314 Дж / Кмоль (J.K^-1.моль^-1) (J - джоуль); и 1987 кал / кмоль (кал.К^-1.моль^-1) (лайм калорийный).

Вычет значения R при выражении в L· Атм / К· Мол

Объем, занимаемый одним молем газа в атмосфере давления и 0 ºC, эквивалентной 273K, составляет 22 414 литров..

R = PV / T

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

R = 0,082 л · атм / моль. К

Уравнение идеальных газов (PV = nRT) можно записать следующим образом:

V / n = RT / P

Предполагая, что температура и давление постоянны, поскольку R является постоянной величиной, то:

RT / P = K

то:

V / n = K

Это является следствием закона Авогадро: существование постоянной зависимости между объемом, занимаемым идеальным газом, и числом молей этого газа при постоянной температуре и давлении.

Типичная форма закона Авогадро

Если у вас есть два газа, то приведенное выше уравнение преобразуется в следующее:

В₁/ н₁= V₂/ н₂

Это выражение также записывается как:

В₁/ V₂= n₁/ н₂

Выше показано соотношение пропорциональности указано.

В своей гипотезе Авогадро указал, что два идеальных газа одинакового объема и одинаковой температуры и давления содержат одинаковое количество молекул..

По сути, то же самое происходит с реальными газами; например, равный объем O₂ и N₂ Он содержит одинаковое количество молекул, когда он имеет одинаковую температуру и давление.

Реальные газы показывают небольшие отклонения от идеального поведения. Тем не менее, закон Авогадро приблизительно применим для реальных газов при достаточно низком давлении и при высоких температурах..

Последствия и последствия

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

R = PV / нТл

Итак, если R постоянен для двух газов:

P₁В₁/ нТ₁= P₂В₂/ н₂T₂ = постоянная

Суффиксы 1 и 2 представляют два разных идеальных газа. Вывод состоит в том, что константа идеальных газов на 1 моль газа не зависит от природы газа. Тогда объем, занимаемый этим количеством газа при данной температуре и давлении, всегда будет одинаковым.

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

Другим очевидным следствием является следующее: если давление и температура постоянны, когда количество газа увеличивается, его объем также будет увеличиваться.

начало

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

Гей-Люссак в 1809 году пришел к выводу, что «газы, независимо от пропорций, в которых они могут быть объединены, всегда дают соединения, чьи элементы, измеренные в объеме, всегда кратны другому».

Тот же автор также показал, что «комбинации газов всегда имеют место в соответствии с очень простыми соотношениями в объеме».

Авогадро отметил, что в газофазных химических реакциях участвуют молекулярные частицы как реагентов, так и продуктов..

Согласно этому утверждению, отношения между молекулами реагентов и продуктов должны рассматриваться как единое целое, поскольку существование разрыва связей перед реакцией (отдельных атомов) маловероятно. Тем не менее, молярные количества могут быть выражены с дробными значениями.

В свою очередь, закон объёмов объёма гласит, что числовая зависимость между газообразными объёмами также проста и полна. Это приводит к прямой связи между объемами и количеством молекул газообразных частиц..

Гипотеза Авогадро

Авогадро предположил, что молекулы газов были двухатомными. Это объяснило, как два объема молекулярного водорода объединяются с объемом молекулярного кислорода, давая два объема воды..

Кроме того, Авогадро предположил, что, если в равных объемах газов содержится одинаковое количество частиц, соотношение между плотностями газов должно быть равно соотношению между молекулярными массами этих частиц..

Очевидно, что деление d1 между d2 приводит к частному m1 / m2, так как объем, занимаемый газообразными массами, одинаков для обоих видов и отменяется:

d1 / d2 = (м1 / В) / (м2 / В)

d1 / d2 = м1 / м2

Номер Авогадро

Один моль содержит 6,022 х 10²³ молекулы или атомы. Эта цифра называется числом Авогадро, хотя он не был тем, кто ее вычислил. Жан Пьер, Нобелевская премия 1926 года, произвел соответствующие измерения и предложил название в честь Авогадро.

Авогадро эксперимент

Очень простая демонстрация закона Авогадро - поместить уксусную кислоту в стеклянную бутылку, а затем добавить бикарбонат натрия, закрыв горловину баллона баллоном, который предотвращает попадание или выход газа внутри баллона..

Уксусная кислота реагирует с бикарбонатом натрия, что приводит к выделению СО₂. Газ накапливается в воздушном шаре, вызывая его надувание. Теоретически объем, достигнутый баллоном, пропорционален количеству молекул СО₂, как предложено законом Авогадро.

Однако этот эксперимент имеет ограничение: воздушный шар представляет собой упругое тело; следовательно, когда ваша стена растягивается из-за накопления СО₂, он генерирует в этом силу, которая противостоит его расслаблению и пытается уменьшить объем земного шара.

Эксперимент с коммерческими контейнерами

Другой иллюстративный эксперимент закона Авогадро представлен с использованием банок содовой и пластиковых бутылок..

В случае банок с содовой внутрь заливают бикарбонат натрия и затем добавляют раствор лимонной кислоты. Соединения реагируют друг с другом с выделением газа CO₂, который накапливается внутри банки.

Затем добавляют концентрированный раствор гидроксида натрия, который выполняет функцию «секвестрации» СО.₂. Затем доступ к внутренней части банки быстро закрывается с помощью клейкой ленты..

Через определенное время наблюдается, что баллончик сжимается, указывая на то, что присутствие СО уменьшилось₂. Тогда можно было бы подумать, что происходит уменьшение объема банки, что соответствует уменьшению количества молекул СО₂, согласно закону Авогадро.

В эксперименте с бутылкой применяется та же процедура, что и с банкой содовой, и при добавлении NaOH горловина бутылки закрывается крышкой; также наблюдается сокращение стенки бутылки. В результате может быть выполнен тот же анализ, что и в случае с газированной банкой..

примеров

Три нижних изображения иллюстрируют концепцию закона Авогадро, связывающую объем, занимаемый газами, и количество молекул и продуктов реагента..

О₂ + 2H₂ => 2H₂О

Объем газообразного водорода в два раза, но он занимает емкость того же размера, что и газообразный кислород.

N₂ + 3H₂ => 2НХ₃

N₂ + О₂ => 2НЕТ

ссылки

1. Бернард Фернандес, доктор философии (Февраль 2009 г.) Две гипотезы Авогадро (1811). [PDF]. Взято из: bibnum.education.fr
2. Нурия Мартинес Медина. (5 июля 2012 г.) Авогадро, великий итальянский ученый девятнадцатого века. Взято из: rtve.es
3. Муньос Р. и Бертомеу Санчес Ю.Р. (2003) История науки в учебниках: гипотеза (ы) Авогадро, Учение о науке, 21 (1), 147-161.
4. Хельменстин, Анна Мари, доктор философии (1 февраля 2018 г.) Что такое закон Авогадро? Взято из: мыслиco.com
5. Редакция Британской энциклопедии. (26 октября 2016 г.) Закон Авогадро. Энциклопедия Британника. Взято из: britannica.com
6. Ян, С.П. (2002). Бытовые товары использовались, чтобы закрыть контейнер и продемонстрировать закон Авогадро. Хим. Педагог. Том 7, страницы 37-39.
7. Glasstone, S. (1968). Договор о физической химии. 2^да Edic. Редакция Агилар.