Avogadro lov, hvad den består af, måleenheder, Avogadro-eksperiment



den Avogadros lov Det postulerer, at et lige antal af alle gasser ved samme temperatur og tryk har samme antal molekyler. Amedeo Avogadro, italiensk fysiker foreslog i 1811 to hypoteser: den første siger, at atomerne i elementært gasser er sammen i molekyler snarere end eksisterende som separate atomer, såsom John Dalton sagde.

Den anden hypotese siger, at lige store mængder gasser ved konstant tryk og temperatur har samme antal molekyler. Avogadros hypotese vedrørende antallet af gasmolekyler blev ikke accepteret før 1858, da den italienske kemiker Stanislao Cannizaro byggede et logisk kemisk system baseret på dette.

Følgende kan udledes af Avogadros lov: For en given masse af en ideel gas er dens volumen og mængden af ​​molekyler direkte proportional, hvis temperaturen og trykket er konstante. Dette indebærer også, at det molære volumen af ​​gasser, der opfører sig ideelt, er det samme for alle.

F.eks. Er der givet en række balloner, mærket A til Z, alle fyldt, indtil de opblæses til et volumen på 5 liter. Hvert brev svarer til en anden gasformig art; det vil sige, dets molekyler har deres egen karakteristika. Avogadros lov bekræfter, at alle balloner indgiver samme mængde molekyler.

Hvis nu ballonerne opblæses til 10 liter, indføres ifølge hypotese af Avogadro to gange mængden af ​​indledende gasmol.

indeks

  • 1 Hvad består af og måleenheder
    • 1.1 Fradrag af værdien af ​​R, når den udtrykkes i L · atm / K · mol
  • 2 Sædvanlig form for Avogadros lov
  • 3 Konsekvenser og konsekvenser
  • 4 Origins
    • 4.1 Avogadro-hypotesen
    • 4.2 Avogadro nummer
  • 5 Avogadro-eksperiment
    • 5.1 Eksperiment med kommercielle beholdere
  • 6 Eksempler
    • 6,1 O2 + 2H2 => 2H2O
    • 6,2 N2 + 3H2 => 2NH3
    • 6,3 N2 + O2 => 2NO
  • 7 referencer

Hvad det består af og måleenheder

Avogadros lov siger, at for en masse af en ideel gas er gasens volumen og antallet af mol direkte proportional, hvis temperaturen og trykket er konstant. Matematisk kan det udtrykkes med følgende ligning:

V / n = K

V = volumen af ​​gas, normalt udtrykt i liter.

n = mængde af stoffet målt i mol.

Også den såkaldte lov om ideelle gasser har følgende:

PV = nRT

P = gastryk udtrykkes normalt i atmosfærer (atm), i mm kviksølv (mmHg) eller i Pascal (Pa).

V = volumen af ​​gassen udtrykt i liter (L).

n = antal mol.

T = gasens temperatur udtrykt i grader Celsius, grader Fahrenheit eller i grader Kelvin (0 ºC svarer til 273,15K).

R = universelle konstant for de ideelle gasser, som kan udtrykkes i flere enheder, herunder følgende skiller sig ud: 0,08205 L · atm / K.mol (L · atm K-1.mol-1); 8.314 J / K.mol (J.K.-1.mol-1) (J er joule); og 1.987 cal / Kmol (kal.K.-1.mol-1) (lime er kalorier).

Fradrag af værdien af ​​R, når den udtrykkes i L· Atm / K· Mol

Volumenet besat med en mol gas ved en trykatmosfære og 0 ºC svarende til 273 K er 22.414 liter.

R = PV / T

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

R = 0,082 L · atm / mol.K

Ligning af ideelle gasser (PV = nRT) kan skrives som følger:

V / n = RT / P

Forudsat at temperaturen og trykket er konstante, fordi R er en konstant, så:

RT / P = K

derefter:

V / n = K

Dette er en følge af Avogadros lov: Eksistensen af ​​et konstant forhold mellem volumenet optaget af en ideel gas og antallet af mol af den pågældende gas til konstant temperatur og tryk.

Typisk form for Avogadros lov

Hvis du har to gasser, transformerer ovenstående ligning til følgende:

V1/ n1= V2/ n2

Dette udtryk er også skrevet som:

V1/ V2= n1/ n2

Ovennævnte viser forholdet mellem proportionalitet angivet.

I sin hypotese påpegede Avogadro, at to ideelle gasser i samme volumen og ved samme temperatur og tryk indeholder samme mængde molekyler.

I forlængelse sker det samme med ægte gasser; for eksempel et lige stort volumen O2 og N2 Den indeholder det samme antal molekyler, når det er ved samme temperatur og tryk.

Reelle gasser viser små afvigelser fra ideel adfærd. Imidlertid er Avogadros lovgivning omtrent gyldig for ægte gasser ved et tilstrækkeligt lavt tryk og ved høje temperaturer.

Konsekvenser og konsekvenser

Den væsentligste konsekvens af Avogadros lov er, at den konstante R for ideelle gasser har samme værdi for alle gasser.

R = PV / nT

Så hvis R er konstant for to gasser:

P1V1/ nT1= P2V2/ n2T2 = konstant

Suffixerne 1 og 2 repræsenterer to forskellige ideelle gasser. Konklusionen er, at konstanten af ​​de ideelle gasser til 1 mol gas er uafhængig af gasens natur. Derefter vil volumenet, der optages af denne mængde gas ved en given temperatur og tryk, altid være den samme.

En konsekvens af anvendelsen af ​​Avogadros lov er det fund, at 1 mol af en gas optager et volumen på 22.414 liter ved 1 atmosfæres tryk og ved temperaturen 0 ° C (273K).

En anden indlysende konsekvens er følgende: Hvis trykket og temperaturen er konstant, når mængden af ​​en gas stiger, vil dens volumen også stige.

begynder

I 1811 præsenterede Avogadro sin hypotese baseret på Daltons atomteori og Gay-Lussacs lov om molekylers bevægelsesvektorer.

Gay-Lussac konkluderede i 1809, at "gasser, uanset proportionerne i hvilke de kan kombineres, giver altid anledning til forbindelser, hvis elementer målt i volumen altid er multipler af en anden".

Samme forfatter viste også, at "kombinationer af gasser altid foregår ifølge meget enkle forhold i volumen".

Avogadro bemærkede, at kemiske reaktioner i gasfase involverer molekylære arter af både reaktanter og produkt.

Ifølge denne erklæring skal forholdet mellem molekylerne af reaktanter og produkter behandles som et heltal, da eksistensen af ​​brud på bindinger før reaktionen (individuelle atomer) ikke er sandsynligt. De molære mængder kan dog udtrykkes med fraktioneringsværdier.

For sin del siger loven om kombinationsvolumener, at det numeriske forhold mellem gasformige mængder også er enkelt og fuldstændigt. Dette resulterer i en direkte sammenhæng mellem mængderne og antallet af molekyler af de gasformige arter.

Avogadro-hypotesen

Avogadro foreslog, at gassenes molekyler var diatomiske. Dette forklarede, hvordan to volumener molekylært hydrogen kombineres med et volumen molekylært oxygen for at give to volumener vand.

Endvidere foreslog Avogadro, at hvis lige store volumener af gasser, der indeholder det samme antal partikler, bør forholdet mellem densiteter af gasser være lig med forholdet mellem de molekylære masser af disse partikler.

Det er klart, at opdeling d1 mellem d2 stammer fra kvotienten m1 / m2, da mængden af ​​gasformige masser er den samme for begge arter og annulleres:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Avogadros nummer

En mol indeholder 6,022 x 1023 molekyler eller atomer. Denne figur hedder Avogadros nummer, selvom han ikke var den, der beregnede det. Jean Pierre, Nobelprisen fra 1926, lavede de tilsvarende målinger og foreslog navnet til ære for Avogadro.

Avogadro-eksperiment

En meget simpel demonstration af Avogadros lov er at placere eddikesyre i en glasflaske og derefter tilsætte natriumbicarbonat og lukke flaskens mund med en ballon, der forhindrer indtrængning eller udgang af en gas inde i flasken.

Eddikesyre reagerer med natriumbicarbonat, hvorved der frigives CO2. Gassen akkumuleres i ballonen, der forårsager dens inflation. Teoretisk er volumenet nået af ballonen proportional med antallet af CO molekyler2, som foreslået af Avogadros lov.

Dette forsøg har imidlertid en begrænsning: ballonen er en elastisk krop; derfor, når din væg er distanceret af akkumulering af CO2, det frembringer her en kraft, der modsætter sig afslapning og forsøger at reducere verdensmængden.

Eksperiment med kommercielle beholdere

Et andet illustrativt eksperiment af Avogadros lov er præsenteret med brug af sodavand og plastflasker.

Når det drejer sig om sodavand, hældes natriumbicarbonat inde, og der tilsættes derefter en opløsning af citronsyre. Forbindelserne reagerer med hinanden og producerer frigivelsen af ​​CO-gas2, som akkumuleres inde i dåsen.

Derefter tilsættes en koncentreret opløsning af natriumhydroxid, som har funktionen at "sekvestrere" CO2. Derefter lukkes adgangen til indersiden af ​​dåsen hurtigt ved hjælp af tape.

Efter en vis tid bemærkes det, at dåsen kontrakter, hvilket indikerer, at tilstedeværelsen af ​​CO er faldet2. Derefter kunne det antages, at der er et fald i beholderens volumen, der svarer til et fald i antallet af CO molekyler2, ifølge Avogadros lov.

I forsøget med flasken følges samme fremgangsmåde som med sodavand, og ved tilsætning af NaOH lukkes flaskens mund med låget; også observeres en sammentrækning af flaskevæggen. Som et resultat kan den samme analyse udføres som i tilfælde af sodavandet.

eksempler

De tre nedre billeder illustrerer begrebet Avogadros lov, der vedrører det volumen, der optages af gasser, og antallet af reagensmolekyler og produkter.

O2 + 2H2 => 2H2O

Volumen af ​​hydrogengas er dobbelt, men den optager en beholder af samme størrelse som gasformig ilt.

N2 + 3H2 => 2NH3

N2 + O2 => 2NO

referencer

  1. Bernard Fernandez, ph.d. (Februar 2009). To hypoteser af Avogadro (1811). [PDF]. Modtaget fra: bibnum.education.fr
  2. Nuria Martínez Medina. (5. juli 2012). Avogadro, den store italienske videnskabsmand fra det nittende århundrede. Hentet fra: rtve.es
  3. Muñoz R. og Bertomeu Sánchez J.R. (2003) Videnskabens historie i lærebøger: Avogadros hypotese, Videnskabsundervisning, 21 (1), 147-161.
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1. februar 2018). Hvad er Avogadros lov? Taget fra: thoughtco.com
  5. Editors of Encyclopaedia Britannica. (26. oktober 2016). Avogadros lov. Encyclopædia Britannica. Taget fra: britannica.com
  6. Yang, S. P. (2002). Husholdningsvarer plejede at lukke beholderen og demonstrere Avogadros lov. Chem. Uddannelsesleder. Vol: 7, sider: 37-39.
  7. Glasstone, S. (1968). Fysisk kemi-traktat. 2da Edic. Redaktionelle Aguilar.