- Hvad det består af og måleenheder
- Fradrag i værdien af R, udtrykt i L
- Almindelig form for Avogadros lov
- Konsekvenser og implikationer
- oprindelser
- Avogadro-hypotese
- Avogadros nummer
- Avogadros eksperiment
- Eksperimenter med kommercielle containere
- eksempler
- ELLER
- N
- N
- Referencer
Den lov Avogadro postuleres, at et lige volumen af alle gasser, ved den samme temperatur og tryk, har det samme antal molekyler. Amadeo Avogadro, en italiensk fysiker, foreslog to hypoteser i 1811: den første siger, at atomerne i grundlæggende gasser er sammen i molekyler i stedet for at eksistere som separate atomer, som John Dalton sagde.
Den anden hypotese siger, at lige store mængder gasser ved konstant tryk og temperatur har det samme antal molekyler. Avogadros hypotese relateret til antallet af molekyler i gasser blev ikke accepteret før i 1858, da den italienske kemiker Stanislao Cannizaro byggede et logisk kemi-system baseret på det.
Følgende kan udledes af Avogadros lov: for en given masse af en ideel gas er dens volumen og antallet af molekyler direkte proportionelle, hvis temperaturen og trykket er konstant. Dette indebærer også, at molvolumenet af de ideelt opførte gasser er det samme for alle.
Givet et antal balloner, mærket A til og med Z, fyldes de for eksempel, indtil de er oppustet til et volumen på 5 liter. Hvert bogstav svarer til en anden gasformig art; dets molekyler har deres egne egenskaber. Avogadros lov hedder, at alle balloner har samme antal molekyler.
Hvis ballonerne nu er oppustet til 10 liter, ifølge Avogadro's hypoteser, vil det dobbelte af antallet af indledende gasformige mol være introduceret.
Hvad det består af og måleenheder
Avogadros lov bestemmer, at for en masse af en ideel gas, er volumen af gas og antallet af mol direkte proportionalt, hvis temperaturen og trykket er konstant. Matematisk kan det udtrykkes med følgende ligning:
V / n = K
V = gasvolumen, generelt udtrykt i liter.
n = mængden af stoffet målt i mol.
Fra den såkaldte ideelle gaslov har vi også følgende:
PV = nRT
P = gastryk udtrykkes normalt i atmosfærer (atm), i mm kviksølv (mmHg) eller i Pascal (Pa).
V = mængden af gas udtrykt i liter (L).
n = antal mol.
T = temperaturen på gassen udtrykt i grader Celsius, grader Fahrenheit eller grader Kelvin (0 ºC er lig med 273,15K).
R = den universelle konstant af ideelle gasser, som kan udtrykkes i forskellige enheder, hvoraf følgende skiller sig ud: 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) (cal er kalorier).
Fradrag i værdien af R, udtrykt i L
Det volumen, som en mol af en gas optager i en atmosfære af tryk og 0 ºC svarende til 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 gasligning (PV = nRT) kan skrives som følger:
V / n = RT / P
Hvis temperatur og tryk antages at være konstante, fordi R er en konstant, så:
RT / P = K
Derefter:
V / n = K
Dette er en konsekvens af Avogadros lov: eksistensen af et konstant forhold mellem det volumen, som en ideel gas optager, og antallet af mol af denne gas, for en konstant temperatur og tryk.
Almindelig form for Avogadros lov
Hvis du har to gasser, bliver den forrige ligning følgende:
V 1 / n 1 = V 2 / n 2
Dette udtryk er også skrevet som:
V 1 / V 2 = n 1 / n 2
Ovenstående viser det angivne proportionalitetsforhold.
I sin hypotese påpegede Avogadro, at to ideelle gasser i samme volumen og ved den samme temperatur og tryk indeholder det samme antal molekyler.
Som udvidelse gælder det samme for ægte gasser; for eksempel et tilsvarende volumen af O 2 og N 2 indeholder samme antal molekyler, når det er ved den samme temperatur og tryk.
Reelle gasser viser små afvigelser fra ideel adfærd. Imidlertid er Avogadros lovgivning omtrent gældende for reelle gasser ved lavt nok tryk og ved høje temperaturer.
Konsekvenser og implikationer
Den mest markante konsekvens af Avogadros lov er, at den konstante R for ideelle gasser har den samme værdi 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 repræsenterer to forskellige ideelle gasser. Konklusionen er, at den ideelle gaskonstant til 1 mol af en gas er uafhængig af gasens art. Derefter vil volumen optaget af denne mængde gas ved en given temperatur og tryk altid være den samme.
En konsekvens af anvendelsen af Avogadros lov er konstateringen af, at 1 mol af en gas optager et volumen på 22.414 liter ved et tryk på 1 atmosfære og ved en temperatur på 0 ºC (273K).
En anden åbenlyse konsekvens er følgende: hvis tryk og temperatur er konstant, når mængden af en gas øges, vil volumen også stige.
oprindelser
I 1811 fremsatte Avogadro sin hypotese baseret på Daltons atomteori og Gay-Lussacs lov om molekylers bevægelsesvektorer.
Gay-Lussac konkluderede i 1809, at "gasser, uanset hvor store mængder de kan kombineres, altid giver anledning til forbindelser, hvis elementer målt i volumen altid er multipla af en anden".
Den samme forfatter viste også, at "kombinationerne af gasser altid finder sted i henhold til meget enkle forhold i volumen."
Avogadro bemærkede, at kemiske reaktioner i gasfase involverer molekylære arter af både reaktanter og produkt.
I henhold til denne erklæring skal forholdet mellem reaktant og produktmolekyler være et heltal, da eksistensen af bindingsbrydning inden reaktionen (individuelle atomer) ikke er sandsynlig. Molmængder kan imidlertid udtrykkes som fraktionsværdier.
Lovgivningen om kombinationsvolumener indikerer på sin side, at det numeriske forhold mellem gasformige volumener også er enkelt og heltal. Dette resulterer i en direkte sammenhæng mellem volumener og antallet af molekyler i den gasformige art.
Avogadro-hypotese
Avogadro foreslog, at gasmolekyler var diatomiske. Dette forklarede, hvordan to volumener molekylært brint kombineres med et volumen molekylært ilt for at give to volumener vand.
Endvidere foreslog Avogadro, at hvis lige store mængder gasser indeholdt lige mange partikler, skal forholdet mellem gassernes densitet være lig med forholdet mellem molekylmasserne af disse partikler.
Det er klart, at dividing af d1 med d2 giver anledning til kvotienten m1 / m2, da volumen, der optages af gasformige masser, er det samme for begge arter, og det annullerer:
d1 / d2 = (m1 / V) / (m2 / V)
d1 / d2 = m1 / m2
Avogadros nummer
En mol indeholder 6.022 x 10 23 molekyler eller atomer. Dette tal kaldes Avogadros nummer, skønt han ikke var den, der beregnet det. Jean Pierre, nobelprisvinderen fra 1926, foretog de tilsvarende målinger og foreslog navnet til ære for Avogadro.
Avogadros eksperiment
En meget enkel demonstration af Avogadros lov består i at anbringe eddikesyre i en glasflaske og derefter tilsætte natriumbicarbonat, lukke flasken munden med en ballon, der forhindrer indtræden eller udgang af en gas inde i flasken.
Eddikesyre reagerer med natriumbicarbonat og frigiver således CO 2. Gassen akkumuleres i ballonen og forårsager dens inflation. Teoretisk set er det rumfang, ballonen når frem til, proportionalt med antallet af CO 2 -molekyler, som det fremgår af Avogadros lov.
Imidlertid har dette eksperiment en begrænsning: ballonen er en elastisk krop; Når dens væg ekspanderer på grund af akkumuleringen af CO 2, genereres der derfor en kraft der imod dens distension og forsøger at reducere ballonens volumen.
Eksperimenter med kommercielle containere
Et andet illustrativt eksperiment af Avogadros lov præsenteres for brugen af sodavand og plastflasker.
I tilfælde af soda-dåser hældes natriumbicarbonat i det, og derefter tilsættes en citronsyreopløsning. Forbindelserne reagerer med hinanden og frembringer frigivelse af CO 2 -gas, der akkumuleres inde i dåsen.
Derefter tilsættes en koncentreret natriumhydroxidopløsning, der har funktionen til at "sekvestre" CO 2. Adgang til det indre af dåsen lukkes derefter hurtigt ved hjælp af maskeringstape.
Efter en bestemt tid observeres det, at dåsen trækker sig sammen, hvilket indikerer, at tilstedeværelsen af CO 2 er faldet. Derefter kunne man tro, at der er et fald i volumen af dåsen, der svarer til et fald i antallet af CO 2 -molekyler, ifølge Avogadros lov.
I eksperimentet med flasken følges den samme procedure som med sodavand, og når NaOH tilsættes, lukkes flasken mund med låget; ligeledes observeres en sammentrækning af flasken væg. Som et resultat kan den samme analyse som i tilfælde af sodavand udføres.
eksempler
De tre billeder nedenunder illustrerer begrebet Avogadros lov, der angår volumen, som gasser optager, og antallet af molekyler af reaktanter og produkter.
ELLER
Volumenet af brintgas er dobbelt, men den optager en beholder i samme størrelse som gasformigt ilt.
N
N
Referencer
- Bernard Fernandez, ph.d. (Februar 2009). To hypoteser om Avogadro (1811).. Taget fra: bibnum.education.fr
- Nuria Martínez Medina. (5. juli 2012). Avogadro, den store italienske videnskabsmand i det 19. århundrede. Taget fra: rtve.es
- Muñoz R. og Bertomeu Sánchez JR (2003) Videnskabens historie i lærebøger: Avogadros hypotese, Enseñanza de las Ciencias, 21 (1), 147-161.
- Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (1. februar 2018). Hvad er Avogadros lov? Taget fra: thoughtco.com
- Redaktørerne af Encyclopaedia Britannica. (2016, 26. oktober). Avogadros lov. Encyclopædia Britannica. Taget fra: britannica.com
- Yang, SP (2002). Husholdningsprodukter, der bruges til at kollapse tætte containere og demonstrere Avogadros lov. Kem. Underviser. Vol: 7, sider: 37-39.
- Glasstone, S. (1968). Afhandling om fysisk kemi. 2 giver Exp. Redaktionelt Aguilar.