AVOGADROS LOV: MÅLEENHETER OG EKSPERIMENT - KJEMI - 2026

Den lov Avogadros postulert at et likt volum av alle gasser, ved den samme temperatur og trykk, har det samme antall molekyler. Amadeo Avogadro, en italiensk fysiker, foreslo to hypoteser i 1811: den første sier at atomene til elementære gasser er sammen i molekyler i stedet for å eksistere som separate atomer, som John Dalton sa.

Den andre hypotesen sier at like store mengder gasser ved konstant trykk og temperatur har samme antall molekyler. Avogadros hypotese relatert til antall molekyler i gasser ble ikke akseptert før i 1858, da den italienske kjemikeren Stanislao Cannizaro bygde et logisk kjemisystem basert på det.

Følgende kan trekkes ut fra Avogadros lov: for en gitt masse av en ideell gass, er dens volum og antall molekyler direkte proporsjonale hvis temperaturen og trykket er konstant. Dette innebærer også at molvolumet til de ideelt oppførende gassene er det samme for alle.

For eksempel, gitt et antall ballonger, merket A til Å, fylles de alle til de blåses opp til et volum på 5 liter. Hver bokstav tilsvarer en annen gassart; det vil si molekylene har sine egne egenskaper. Avogadros lov sier at alle ballonger har samme antall molekyler.

Hvis ballongene nå er oppblåst til 10 liter, ifølge Avogadros hypoteser, vil dobbelt så mange innledende gassformede føflekker ha blitt introdusert.

Hva det består av og måleenheter

Avogadros lov sier at for en masse av en ideell gass, er volumet av gassen og antall mol direkte proporsjonalt hvis temperaturen og trykket er konstant. Matematisk kan det uttrykkes med følgende ligning:

V / n = K

V = volum av gassen, vanligvis uttrykt i liter.

n = mengden av stoffet målt i mol.

Fra den såkalte idealgassloven har vi også følgende:

PV = nRT

P = gasstrykk blir vanligvis uttrykt i atmosfærer (atm), i mm kvikksølv (mmHg) eller i Pascal (Pa).

V = volumet av gassen uttrykt i liter (L).

n = antall føflekker.

T = temperaturen på gassen uttrykt i grader Celsius, grader Fahrenheit eller grader Kelvin (0 ºC tilsvarer 273,15K).

R = den universelle konstanten av ideelle gasser, som kan uttrykkes i forskjellige enheter, hvorav følgende skiller seg ut: 0,08205 L · atm / K.mol (L · atm K ^-1. Mol ^-1 ); 8.314 J / K. mol (JK ^-1 mol ^-1 ) (J er joule); og 1,987 cal / kmol (beregnet K ^-1 mol ^-1 ) ( beregnet er kalorier).

Fradrag i verdien av R når uttrykt i L

Volumet som en mol av en gass opptar i en atmosfære av trykk og 0 ºC tilsvarer 273K er 22.414 liter.

R = PV / T

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

R = 0,082 l atm / mol.K

Den ideelle gassligningen (PV = nRT) kan skrives som følger:

V / n = RT / P

Hvis temperatur og trykk antas å være konstante, fordi R er en konstant, så:

RT / P = K

Deretter:

V / n = K

Dette er en konsekvens av Avogadros lov: eksistensen av et konstant forhold mellom volumet som en ideell gass opptar og antall mol av den gassen, for konstant temperatur og trykk.

Vanlig form for Avogadros lov

Hvis du har to gasser, blir den forrige ligningen følgende:

V ₁ / n ₁ = V ₂ / n ₂

Dette uttrykket er også skrevet som:

V ₁ / V ₂ = n ₁ / n ₂

Ovennevnte viser det angitte proporsjonalitetsforholdet.

I sin hypotese påpekte Avogadro at to ideelle gasser i samme volum og ved samme temperatur og trykk inneholder samme antall molekyler.

I forlengelse av dette er det samme for ekte gasser; for eksempel, et likt volum av O- ₂ og N- ₂ inneholder det samme antall molekyler når det er ved den samme temperatur og trykk.

Ekte gasser viser små avvik fra ideell oppførsel. Avogadros lov er imidlertid tilnærmet gyldig for reelle gasser ved lavt nok trykk og ved høye temperaturer.

Konsekvenser og implikasjoner

Den mest betydningsfulle konsekvensen av Avogadros lov er at den konstante R for ideelle gasser har samme verdi for alle gasser.

R = PV / nT

Så hvis R er konstant for to gasser:

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

Suffiks 1 og 2 representerer to forskjellige ideelle gasser. Konklusjonen er at den ideelle gasskonstanten for 1 mol av en gass er uavhengig av gassens natur. Da vil volumet som opptas av denne mengden gass ved en gitt temperatur og trykk alltid være det samme.

En konsekvens av anvendelsen av Avogadros lov er funnet at 1 mol av en gass opptar et volum på 22,414 liter ved et trykk på 1 atmosfære og ved en temperatur på 0 ºC (273K).

En annen åpenbar konsekvens er følgende: hvis trykk og temperatur er konstant, vil mengden av en gass økes, vil volumet også øke.

opprinnelse

I 1811 fremmet Avogadro sin hypotese basert på Daltons atomteori og Gay-Lussacs lov om molekylers bevegelsesvektorer.

Gay-Lussac konkluderte i 1809 med at "gasser, uansett hvor store mengder de kan kombineres, alltid gir opphav til forbindelser hvis elementer målt i volum alltid er multipler av en annen".

Den samme forfatteren viste også at "kombinasjonene av gasser alltid foregår i henhold til veldig enkle forhold i volum."

Avogadro bemerket at kjemiske reaksjoner i gassfasen involverer molekylære arter av både reaktanter og produkt.

I følge denne uttalelsen må forholdet mellom reaktanten og produktmolekylene være et heltall, siden eksistensen av bindingsbrudd før reaksjonen (individuelle atomer) er usannsynlig. Molare mengder kan imidlertid uttrykkes som brøkverdier.

Loven for kombinasjonsvolumer indikerer på sin side at det numeriske forholdet mellom gassvolumene også er enkelt og heltall. Dette resulterer i en direkte sammenheng mellom volumene og antall molekyler av gassartene.

Avogadro-hypotese

Avogadro foreslo at gassmolekyler var diatomiske. Dette forklarte hvordan to volum molekylært hydrogen kombineres med ett volum molekylært oksygen for å gi to volum vann.

Videre foreslo Avogadro at hvis like store mengder gasser inneholdt like mange partikler, skulle forholdet mellom tettheten til gassene være lik forholdet mellom molekylmassene til disse partiklene.

Å dele d1 med d2 gir åpenbart kvotienten m1 / m2, siden volumet som opptas av gassmassene er det samme for begge artene og det kansellerer:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Avogadros nummer

En mol inneholder 6.022 x 10 ²³ molekyler eller atomer. Dette tallet kalles Avogadros nummer, selv om det ikke var han som beregnet det. Jean Pierre, nobelprisvinneren fra 1926, foretok de tilsvarende målingene og foreslo navnet til ære for Avogadro.

Avogadros eksperiment

En veldig enkel demonstrasjon av Avogadros lov består av å plassere eddiksyre i en glassflaske og deretter tilsette natriumbikarbonat, lukke munnen på flasken med en ballong som forhindrer inntreden eller utslipp av en gass fra flasken inni .

Eddiksyre reagerer med natriumbikarbonat, og frigjør dermed CO ₂ . Gassen samler seg i ballongen og forårsaker inflasjon. Teoretisk sett er volumet som ballongen oppnår, proporsjonalt med antallet CO ₂ -molekyler , som det fremgår av Avogadros lov.

Imidlertid har dette eksperimentet en begrensning: ballongen er en elastisk kropp; Derfor, når veggen strekker seg på grunn av akkumulering av CO ₂ , genereres det en kraft i den som motsetter seg strekningen og prøver å redusere ballongens volum.

Eksperimenter med kommersielle containere

Et annet illustrerende eksperiment av Avogadros lov presenteres med bruk av brusbokser og plastflasker.

Når det gjelder brusbokser, helles natriumbikarbonat i den og deretter tilsettes en sitronsyreoppløsning. Forbindelsene reagerer med hverandre og frigjør CO ₂ -gass som samler seg inne i boksen.

Deretter tilsettes en konsentrert natriumhydroksydoppløsning, som har funksjonen til å "sekvestere" CO ₂ . Tilgangen til det indre av boksen lukkes deretter raskt ved å bruke maskeringstape.

Etter en viss tid observeres det at dunken trekker seg sammen, noe som indikerer at tilstedeværelsen av CO ₂ har redusert . Deretter kunne man tro at det er en nedgang i volumet av boksen som tilsvarer en reduksjon i antall CO ₂ -molekyler , i henhold til Avogadros lov.

I eksperimentet med flasken følges den samme prosedyren som med brusboksen, og når NaOH tilsettes, lukkes flaskenes munn med lokket; på samme måte observeres en sammentrekning av veggen på flasken. Som et resultat kan den samme analysen som når det gjelder brus kan utføres.

eksempler

De tre bildene nedenfor illustrerer begrepet Avogadros lov, som angir volumet som gassene opptar, og antall molekyler av reaktanter og produkter.

ELLER

Volumet av hydrogengass er dobbelt, men den opptar en beholder i samme størrelse som for gassformig oksygen.

N

N

referanser

1. Bernard Fernandez, PhD. (Februar 2009). To hypoteser om Avogadro (1811). . Hentet fra: bibnum.education.fr
2. Nuria Martínez Medina. (5. juli 2012). Avogadro, den store italienske forskeren på 1800-tallet. Hentet fra: rtve.es
3. Muñoz R. og Bertomeu Sánchez JR (2003) Vitenskapens historie i lærebøker: Avogadros hypotese, Enseñanza de las Ciencias, 21 (1), 147-161.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1. februar 2018). Hva er Avogadros lov? Hentet fra: thoughtco.com
5. Redaktørene av Encyclopaedia Britannica. (2016 26. oktober). Avogadros lov. Encyclopædia Britannica. Hentet fra: britannica.com
6. Yang, SP (2002). Husholdningsprodukter som brukes til å kollapse tette containere og demonstrere Avogadros lov. Chem. Pedagog. Vol: 7, sider: 37-39.
7. Glasstone, S. (1968). Avhandling om fysisk kjemi. 2 ^gir Exp. Redaksjonell Aguilar.