Avogadro seadus, mis koosneb mõõtühikutest, Avogadro katse

The Avogadro seadus See eeldab, et võrdne kogus kõiki gaase samal temperatuuril ja rõhul on sama arv molekule. Itaalia füüsik Amadeo Avogadro pakkus 1811. aastal välja kaks hüpoteesi: esimene ütleb, et elementaarsete gaaside aatomid on molekulides koos eraldi aatomite asemel, nagu ütles John Dalton..

Teine hüpotees ütleb, et võrdsetes kogustes gaase konstantsel rõhul ja temperatuuril on sama arv molekule. Avogadro gaasimolekulide arvuga seotud hüpoteesi ei aktsepteeritud alles 1858. aastal, mil Itaalia keemik Stanislao Cannizaro ehitas selle alusel loogilise keemilise süsteemi..

Avogadro seadusest võib järeldada, et ideaalse gaasi konkreetse massi puhul on selle maht ja molekulide kogus otseselt proportsionaalne, kui temperatuur ja rõhk on konstantsed. See tähendab ka seda, et ideaalselt käituvate gaaside molaarne maht on kõigi jaoks sama.

Näiteks, kui arvukad õhupallid on märgistatud A-st Z-ni, on need kõik täidetud, kuni need pumbatakse 5 liitri mahuni. Iga täht vastab erinevatele gaasilistele liikidele; see tähendab, et selle molekulidel on oma omadused. Avogadro seadus kinnitab, et kõik õhupallid annavad sama koguse molekule.

Kui nüüd õhupallid pumbatakse 10 liitrini, lisatakse Avogadro hüpoteesi kohaselt kahekordselt algsete gaasi moolide kogus..

Indeks

• 1 Mis see koosneb ja mõõtühikud
  • 1.1 R väärtuse mahaarvamine väljendatuna L · atm / K · mol
• 2 Avogadro seaduse tavapärane vorm
• 3 Tagajärjed ja tagajärjed
• 4 Päritolu
  • 4.1 Avogadro hüpotees
  • 4.2 Avogadro number
• 5 Avogadro katse
  • 5.1 Katsetage kaubanduslike konteineritega
• 6 Näited
  • 6,1 O2 + 2H2 => 2H2O
  • 6,2 N2 + 3H2 => 2NH3
  • 6.3 N2 + O2 => 2NO
• 7 Viited

Mis see koosneb ja mõõtühikud

Avogadro seadus sätestab, et ideaalse gaasi massi puhul on gaasi maht ja moolide arv otseselt proportsionaalne, kui temperatuur ja rõhk on konstantsed. Matemaatiliselt saab seda väljendada järgmise võrrandiga:

V / n = K

V = gaasi maht, tavaliselt väljendatuna liitrites.

n = aine kogus mõõdetuna moolides.

Ka nn ideaalsete gaaside seadusel on järgmine:

PV = nRT

P = gaasirõhku väljendatakse tavaliselt atmosfääris (atm), elavhõbeda (mmHg) või Pascal (Pa) millimeetrites..

V = gaasi maht liitrites (L).

n = moolide arv.

T = gaasi temperatuur Celsiuse kraadides, Fahrenheiti kraadides või Kelvini kraadides (0 ° C vastab 273,15 K-le).

R = ideaalsete gaaside universaalne konstant, mida saab väljendada mitmetes ühikutes, mille hulgas on järgmised väljavaated: 0,08205 L · atm / K.mol (L · atm K^-1.mol^-1); 8,314 J / K.mol (J.K.^-1.mol^-1) (J on džaul); ja 1987 cal / Kmol (cal.K^-1.mol^-1) (lubi on kaloreid).

R väärtuse mahaarvamine väljendatuna L-s· Atm / K· Mol

Ühe mooli gaasi rõhk ja 0 ° C, mis vastab 273K-le, maht on 22414 liitrit..

R = PV / T

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

R = 0,082 L atm / mol.K

Ideaalsete gaaside võrrandit (PV = nRT) saab kirjutada järgmiselt:

V / n = RT / P

Eeldades, et temperatuur ja rõhk on konstantsed, sest R on konstantne, siis:

RT / P = K

Seejärel:

V / n = K

See on Avogadro õiguse tagajärg: pideva seose olemasolu ideaalse gaasi poolt hõivatud mahu ja selle gaasi moolide vahel, püsiva temperatuuri ja rõhu jaoks.

Avogadro seaduse tüüpiline vorm

Kui teil on kaks gaasi, siis ülaltoodud võrrand muundub järgnevaks:

V₁/ n₁= V₂/ n₂

See väljend on kirjutatud ka järgmiselt:

V₁/ V₂= n₁/ n₂

Ülaltoodud näitab proportsionaalsuse suhet.

Oma hüpoteesis märkis Avogadro, et kaks ideaalset gaasi samas mahus ja samal temperatuuril ja rõhul sisaldavad sama palju molekule.

Laiemalt, sama asi juhtub reaalsete gaasidega; näiteks võrdne maht O₂ ja N₂ See sisaldab sama arvu molekule, kui see on samal temperatuuril ja rõhul.

Reaalsed gaasid näitavad väikseid kõrvalekaldeid ideaalsest käitumisest. Avogadro seadused kehtivad aga peaaegu reaalsete gaaside suhtes piisavalt madalal rõhul ja kõrgel temperatuuril.

Tagajärjed ja tagajärjed

Avogadro seaduse kõige olulisem tagajärg on see, et ideaalsete gaaside konstantsel R on kõigi gaaside puhul sama väärtus.

R = PV / nT

Niisiis, kui R on kahe gaasi puhul konstantne:

P₁V₁/ nT₁= P₂V₂/ n₂T₂ = konstantne

Sufiksid 1 ja 2 kujutavad kahte erinevat ideaalset gaasi. Järelduseks on, et 1 mooli gaasi ideaalsete gaaside konstant ei sõltu gaasi iseloomust. Seejärel on antud gaasikoguse poolt antud ruumala ja rõhk alati sama.

Avogadro seaduse kohaldamise üheks tagajärjeks on järeldus, et 1 mool gaasi mahub 22414 liitrit 1 atmosfääri rõhul ja temperatuuril 0 ° C (273K)..

Teine ilmne tagajärg on järgmine: kui rõhk ja temperatuur on konstantsed, kui gaasi kogus suureneb, suureneb ka selle maht.

Päritolu

1811. aastal esitas Avogadro oma hüpoteesi, mis põhines Daltoni tuumateooriale ja Gay-Lussaci seadusele molekulide liikumisvektorite kohta.

Gay-Lussac jõudis 1809. aastal järeldusele, et "gaasid, olenemata nende proportsioonidest, mida nad on kombineeritavad, tekitavad alati ühendeid, mille ruumala mõõdetud elemendid on alati teise kordaja".

Sama autor näitas ka, et "gaasikombinatsioonid toimuvad alati väga lihtsate suhete järgi mahus".

Avogadro märkis, et gaasifaasi keemilised reaktsioonid hõlmavad mõlema reagendi ja toote molekulaarseid liike.

Selle väite kohaselt tuleb reaktantide ja toodete molekulide suhet käsitleda tervikuna, kuna sidemete purunemine enne reaktsiooni (üksikud aatomid) ei ole tõenäoline. Molaarseid koguseid võib siiski väljendada murdarvudega.

Kombineeritud koguste seadus sätestab omakorda, et gaasiliste mahtude arvuline suhe on samuti lihtne ja täielik. Selle tulemuseks on otsene seos gaasiliste liikide mahtude ja molekulide arvu vahel.

Avogadro hüpotees

Avogadro tegi ettepaneku, et gaasimolekulid oleksid diatoomsed. See selgitas, kuidas kaks mahuosa molekulaarset vesinikku kombineeruvad molekulaarse hapniku mahuga, et saada kaks mahuosa vett.

Lisaks tegi Avogadro ettepaneku, et kui võrdsed gaasimahud sisaldaksid sama arvu osakesi, peaks gaaside tiheduste suhe olema võrdne nende osakeste molekulmassi suhtega..

Loomulikult on d1 jagamine d2 vahel jagatud m1 / m2, kuna gaasimasside hõivatud maht on mõlema liigi puhul sama ja tühistatakse:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Avogadro number

Üks mool sisaldab 6,022 x 10²³ molekulid või aatomid. Seda numbrit nimetatakse Avogadro numbriks, kuigi ta seda ei arvutanud. Jean Pierre, 1926. aasta Nobeli preemia, tegi vastavad mõõtmised ja tegi ettepaneku nimeks Avogadro auks.

Avogadro katse

Avogadro seaduse väga lihtne demonstreerimine on asetada äädikhape klaaspudelisse ja seejärel lisada naatriumvesinikkarbonaat, sulgedes pudeli suu ballooniga, mis takistab gaasi sisenemist või väljumist pudelisse.

Äädikhape reageerib naatriumvesinikkarbonaadiga, andes seega CO vabanemise₂. Gaas koguneb õhupalli, põhjustades selle inflatsiooni. Teoreetiliselt on ballooni saavutatud maht proportsionaalne CO-molekulide arvuga₂, vastavalt Avogadro seadusele.

Kuid sellel katsel on piirang: balloon on elastne keha; seetõttu, kui teie sein on CO-i akumuleerumise tõttu kaugel₂, see tekitab selles jõus, mis on vastu selle lõõgastumisele ja püüab vähendada maapinna mahtu.

Katsetage kaubanduslike konteineritega

Teine illustratiivne eksperiment Avogadro seaduste kohta esitatakse koos sooda ja plastpudelite kasutamisega.

Naatriumkarbonaatide puhul valatakse naatriumvesinikkarbonaat ja lisatakse sidrunhappe lahus. Ühendid reageerivad üksteisega, tekitades CO-gaasi vabanemise₂, mis koguneb purgi sees.

Seejärel lisatakse kontsentreeritud naatriumhüdroksiidi lahus, mille ülesandeks on CO eraldamine₂. Siis suletakse kleeplindiga ligipääs purgi sisemusele.

Teatud aja möödudes täheldatakse, et purgid sõlmivad, mis näitab, et CO esinemine on vähenenud₂. Seejärel võib arvata, et mahuti maht väheneb, mis vastab CO-molekulide arvu vähenemisele₂, vastavalt Avogadro seadusele.

Pudeliga läbiviidud katses järgitakse sama protseduuri nagu sooda kaanega ning NaOH lisamisel suletakse pudeli suu kaanega; samuti täheldatakse pudeli seina kokkutõmbumist. Selle tulemusena võib läbi viia sama analüüsi nagu sooda.

Näited

Kolm madalamat pilti illustreerivad Avogadro seaduse kontseptsiooni, mis käsitleb gaaside hõivatust ja reaktiivi molekulide ja toodete arvu..

O₂ + 2H₂ => 2H₂O

Vesinikgaasi maht on kahekordne, kuid mahub sama suurusega mahuti gaasilise hapniku mahuga.

N₂ + 3H₂ => 2NH₃

N₂ + O₂ => 2NO

Viited

1. Bernard Fernandez, PhD. (Veebruar 2009). Avogadro kaks hüpoteesi (1811). [PDF] Välja võetud: bibnum.education.fr
2. Nuria Martínez Medina. (5. juuli 2012). Avogadro, 19. sajandi suur Itaalia teadlane. Välja võetud: rtve.es
3. Muñoz R. ja Bertomeu Sánchez J.R. (2003) Teaduse ajalugu õpikutes: Avogadro hüpotees, teaduse õpetamine, 21 (1), 147-161.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1. veebruar 2018). Mis on Avogadro seadus? Võetud: thinkco.com
5. Encyclopaedia Britannica toimetajad. (26. oktoober 2016). Avogadro seadus. Encyclopædia Britannica. Välja võetud: britannica.com
6. Yang, S. P. (2002). Kodumajapidamises kasutatavaid tooteid kasutati konteineri sulgemiseks ja Avogadro seaduse demonstreerimiseks. Chem. Educator. Vol. 7, leheküljed: 37-39.
7. Glasstone, S. (1968). Füüsilise keemia leping. 2^da Edic. Toimetaja Aguilar.