Avogadro-laki, mitä se käsittää, mittayksiköt, Avogadro-kokeilu



Avogadron laki Siinä oletetaan, että saman verran kaikkia kaasuja samassa lämpötilassa ja paineessa on sama määrä molekyylejä. Amadeo Avogadro, italialainen fyysikko, ehdotti vuonna 1811 kahta hypoteesia: ensimmäinen kertoo, että elementaarikaasujen atomit ovat yhdessä molekyyleissä sen sijaan, että ne olisivat olemassa erillisinä atomeina, kuten John Dalton sanoi.

Toisessa hypoteesissa sanotaan, että yhtä suurilla kaasumäärillä vakiopaineessa ja lämpötilassa on sama määrä molekyylejä. Avogadron hypoteesia, joka liittyi kaasumolekyylien määrään, ei hyväksytty vasta 1858 saakka, jolloin italialainen apteekki Stanislao Cannizaro rakensi tähän perustuvan loogisen kemiallisen järjestelmän..

Avogadron lainsäädännöstä voidaan päätellä seuraavaa: ideaalikaasun tietty massa, sen tilavuus ja molekyylien määrä ovat suoraan verrannollisia, jos lämpötila ja paine ovat vakioita. Tämä tarkoittaa myös sitä, että ideaalisesti käyttäytyvien kaasujen moolitilavuus on sama kaikille.

Esimerkiksi useita ilmapalloja, jotka on merkitty A-Z: llä, täytetään, kunnes ne on täytetty 5 litran tilavuuteen. Jokainen kirjain vastaa eri kaasumaisia ​​lajeja; toisin sanoen sen molekyyleillä on omat ominaisuutensa. Avogadron laki vahvistaa, että kaikki ilmapallot antavat saman määrän molekyylejä.

Jos nyt ilmapallot paisutetaan 10 litraan, Avogadron hypoteesin mukaan otetaan käyttöön kaksinkertainen määrä kaasumooleja.

indeksi

  • 1 Mitä se koostuu ja mittayksiköt
    • 1.1 R: n arvon vähennys ilmaistuna L · atm / K · mol
  • 2 Avogadron lain tavallinen muoto
  • 3 Seuraukset ja seuraukset
  • 4 Alkuperä
    • 4.1 Avogadro-hypoteesi
    • 4.2 Avogadron numero
  • 5 Avogadron kokeilu
    • 5.1 Kokeile kaupallisia säiliöitä
  • 6 Esimerkkejä
    • 6,1 O 2 + 2H 2 => 2H2O
    • 6,2 N2 + 3H2 => 2NH3
    • 6,3 N2 + O2 => 2NO
  • 7 Viitteet

Mitä se koostuu ja mittayksiköt

Avogadron laissa todetaan, että ihanteellisen kaasun massa kaasun tilavuus ja moolien lukumäärä ovat suoraan verrannollisia, jos lämpötila ja paine ovat vakiona. Matemaattisesti se voidaan ilmaista seuraavalla yhtälöllä:

V / n = K

V = kaasun tilavuus, joka ilmaistaan ​​yleensä litroina.

n = aineen määrä mitatuina.

Myös ns. Ihanteellisten kaasujen laki on seuraava:

PV = nRT

P = kaasupaine ilmaistaan ​​yleensä ilmakehissä (atm), elohopean (mmHg) tai Pascalin (Pa) millimetreinä..

V = kaasun tilavuus litroina (L).

n = moolien lukumäärä.

T = kaasun lämpötila Celsius-asteina, Fahrenheit-asteina tai Kelvin-asteina (0 ° C vastaa 273,15 K).

R = ideaalikaasujen yleinen vakio, joka voidaan ilmaista useina yksiköinä, joista seuraavat erottuvat: 0,08205 L · atm / K.mol (L · atm K-1.mol-1); 8,314 J / Kmol (J. K-1.mol-1) (J on joule); ja 1,987 cal / Kmol (cal.K-1.mol-1) (kalkki on kaloreita).

R: n arvon vähennys ilmaistuna L: nä· Atm / K· Mol

Yhden moolin kaasun tilavuus paineilmakehässä ja 0 ° C, joka vastaa 273 K: ta, on 22414 litraa.

R = PV / T

R = 1 atm x 22,414 (L / mol) / (273 ° K)

R = 0,082 L · atm / mol.K

Ideaalikaasujen yhtälö (PV = nRT) voidaan kirjoittaa seuraavasti:

V / n = RT / P

Olettaen, että lämpötila ja paine ovat vakioita, koska R on vakio, sitten:

RT / P = K

niin:

V / n = K

Tämä on seurausta Avogadron lainsäädännöstä: ihanteellisen kaasun tilavuuden ja kyseisen kaasun moolien määrän jatkuvasta suhteesta lämpötilan ja paineen välillä..

Tyypillinen Avogadron lain muoto

Jos sinulla on kaksi kaasua, edellä oleva yhtälö muuttuu seuraavaksi:

V1/ n1= V2/ n2

Tämä ilmaisu on kirjoitettu myös seuraavasti:

V1/ V2= n1/ n2

Edellä esitetty osoittaa suhteellisuussuhteen.

Hypoteesissaan Avogadro huomautti, että kaksi ideaalikaasua samassa tilavuudessa ja samassa lämpötilassa ja paineessa sisältävät saman määrän molekyylejä.

Laajentumalla sama asia tapahtuu todellisten kaasujen kanssa; esimerkiksi yhtä suuri tilavuus O2 ja N2 Se sisältää saman määrän molekyylejä, kun se on samassa lämpötilassa ja paineessa.

Todelliset kaasut poikkeavat ihanteellisesta käyttäytymisestä. Avogadron laki on kuitenkin voimassa todellisissa kaasuissa riittävän alhaisessa paineessa ja korkeissa lämpötiloissa.

Seuraukset ja seuraukset

Avogadron lain merkittävin seuraus on, että ihanteellisten kaasujen vakio R: llä on sama arvo kaikille kaasuille.

R = PV / nT

Jos siis R on vakio kahdelle kaasulle:

P1V1/ nT1= P2V2/ n2T2 = vakio

Suffiksit 1 ja 2 edustavat kahta eri ihanteellista kaasua. Johtopäätöksenä on, että ihanteellisten kaasujen vakio 1 moolia kaasua on riippumaton kaasun luonteesta. Tämän jälkeen tämän määrän kaasua tietyllä lämpötilalla ja paineella on aina sama.

Eräs seuraus Avogadron lain soveltamisesta on se, että 1 mooli kaasua vie 22414 litraa 1 atmosfäärin paineessa ja 0 ° C: n (273 K) lämpötilassa..

Toinen ilmeinen seuraus on seuraava: jos paine ja lämpötila ovat vakioita, kun kaasun määrä kasvaa, sen tilavuus kasvaa.

alku

Vuonna 1811 Avogadro esitteli hypoteesinsa, joka perustui Daltonin atomiteoriaan ja Gay-Lussacin lakiin molekyylien liikkumisvektoreista.

Gay-Lussac totesi vuonna 1809, että "kaasut, riippumatta niiden suhteista, joissa ne voidaan yhdistää, aiheuttavat aina yhdisteitä, joiden tilavuudella mitatut elementit ovat aina toisen kerrannaisia".

Sama kirjailija osoitti myös, että "kaasujen yhdistelmiä tapahtuu aina hyvin yksinkertaisten suhteiden mukaan volyymissa"..

Avogadro totesi, että kaasufaasin kemialliset reaktiot käsittävät molempien reagenssien ja tuotteen molekyylilajeja.

Tämän lausunnon mukaan reagenssien ja tuotteiden molekyylien välistä suhdetta on käsiteltävä kokonaislukuna, koska sidosten rikkoutuminen ennen reaktiota (yksittäiset atomit) ei ole todennäköistä. Moolimäärät voidaan kuitenkin ilmaista murtoarvoilla.

Yhdistysmääräyslain mukaan kaasumäärien välinen numeerinen suhde on myös yksinkertainen ja täydellinen. Tämä johtaa suorien yhteyksien muodostumiseen kaasumaisia ​​lajeja olevien molekyylien määrän ja määrän välillä.

Avogadro-hypoteesi

Avogadro ehdotti, että kaasujen molekyylit olivat diatomeja. Tämä selitti, miten kaksi tilavuutta molekyyli- vetyä yhdistyy molekyylin hapen tilavuuteen, jolloin saadaan kaksi tilavuutta vettä.

Lisäksi Avogadro ehdotti, että jos yhtä suuret määrät kaasuja sisältäisivät saman määrän hiukkasia, kaasujen tiheyssuhteiden tulisi olla yhtä suuret kuin näiden hiukkasten molekyylipainojen suhde..

On selvää, että d1: n jakaminen d2: n välillä johtaa osamäärään m1 / m2, koska kaasumassojen käyttämä tilavuus on sama molemmille lajeille ja se peruutetaan:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Avogadron numero

Yksi mooli sisältää 6,022 x 1023 molekyylejä tai atomeja. Tätä numeroa kutsutaan Avogadron numeroksi, vaikka hän ei laskenut sitä. Jean Pierre, 1926 Nobelin palkinto, teki vastaavat mittaukset ja ehdotti nimeä Avogadron kunniaksi.

Avogadron kokeilu

Avogadron lain yksinkertainen demonstrointi on etikkahapon sijoittaminen lasipulloon ja sitten natriumbikarbonaatin lisääminen, sulkemalla pullon suu ilmapallolla, joka estää kaasun sisäänpääsyn tai poistumisen pullon sisällä.

Etikkahappo reagoi natriumbikarbonaatin kanssa, jolloin syntyy CO: n vapautuminen2. Kaasu kerääntyy ilmapalloon, mikä aiheuttaa sen inflaation. Teoriassa ilmapallon saavuttama tilavuus on verrannollinen CO-molekyylien määrään2, Avogadron lain mukaan.

Tällä kokeella on kuitenkin rajoittaminen: ilmapallo on elastinen kappale; siksi, kun seinäsi on levinnyt CO: n kertymiseen2, siinä syntyy voimaa, joka vastustaa sen rentoutumista ja yrittää vähentää maapallon äänenvoimakkuutta.

Kokeile kaupallisia säiliöitä

Toinen havainnollistava kokeilu Avogadron lakiin on esitetty soodapurkkien ja muovipullojen avulla.

Soda-tölkkien tapauksessa natriumbikarbonaatti kaadetaan sisälle ja sitten lisätään sitruunahapon liuosta. Yhdisteet reagoivat keskenään tuottamalla CO-kaasun vapautumista2, joka kerääntyy tölkin sisällä.

Sitten lisätään väkevää natriumhydroksidiliuosta, jonka tehtävänä on "sitoa" CO2. Sitten pääsy sisätilaan tölkki suljetaan nopeasti käyttämällä teippiä.

Tietyn ajan kuluttua havaitaan, että tölkki sopii, mikä osoittaa, että CO: n läsnäolo on vähentynyt2. Sitten voidaan ajatella, että tölkin tilavuus pienenee, mikä vastaa CO-molekyylien määrän vähenemistä2, Avogadron lain mukaan.

Pullon kokeessa noudatetaan samaa menetelmää kuin natriumhydroksidin tölkissä, ja kun lisätään NaOH: ta, pullon suu suljetaan kannella; myös pullon seinämän supistumista havaitaan. Tämän seurauksena sama analyysi voidaan suorittaa kuten soodakannan tapauksessa.

esimerkit

Kolme alempaa kuvaa kuvaavat Avogadron lain käsitettä, joka koskee kaasujen määrää ja reagenssimolekyylien ja -tuotteiden määrää.

O2 + 2H2 => 2H2O

Vetykaasun tilavuus on kaksinkertainen, mutta siinä on säiliö, jonka koko on sama kuin kaasumaisen hapen.

N2 + 3H2 => 2NH3

N2 + O2 => 2NO

viittaukset

  1. Bernard Fernandez, PhD. (Helmikuu 2009). Avogadron kaksi hypoteesia (1811). [PDF]. Otettu: bibnum.education.fr
  2. Nuria Martínez Medina. (5. heinäkuuta 2012). Avogadro, 1800-luvun suuri italialainen tutkija. Otettu: rtve.es
  3. Muñoz R. ja Bertomeu Sánchez J.R. (2003) Tieteen historia oppikirjoissa: Avogadron hypoteesi, Tieteen opetus, 21 (1), 147-161.
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1. helmikuuta 2018). Mikä on Avogadron laki? Otettu: thinkco.com
  5. Encyclopaedia Britannican toimittajat. (26. lokakuuta 2016). Avogadron laki. Encyclopædia Britannica. Otettu: britannica.com
  6. Yang, S. P. (2002). Kotitaloustuotteita käytettiin konttien sulkemiseen ja Avogadron lain osoittamiseen. Chem. Educator. Voi: 7, sivut: 37 - 39.
  7. Glasstone, S. (1968). Fyysisen kemian sopimus. 2da Edic. Toimituksellinen Aguilar.