AVOGADROŮV ZÁKON: JEDNOTKY MĚŘENÍ A EXPERIMENTU - CHEMIE - 2025

Zákon Avogadro Předpokládá se, že stejný objem všech plynů, při o stejné teplotě a tlaku, má stejný počet molekul. Amadeo Avogadro, italský fyzik, navrhl v roce 1811 dvě hypotézy: první říká, že atomy elementárních plynů jsou spolu v molekulách místo toho, aby existovaly jako samostatné atomy, jak řekl John Dalton.

Druhá hypotéza říká, že stejné objemy plynů při konstantním tlaku a teplotě mají stejný počet molekul. Avogadroova hypotéza týkající se počtu molekul v plynech byla přijata až v roce 1858, kdy italský chemik Stanislao Cannizaro vybudoval logický systém chemie založený na něm.

Z Avogadrovy zákona lze odvodit následující: pro danou hmotnost ideálního plynu je jeho objem a počet molekul přímo úměrný, pokud jsou teplota a tlak konstantní. To také znamená, že molární objem ideálně chovaných plynů je stejný pro všechny.

Například vzhledem k počtu balónků označených A až Z jsou všechny naplněny, dokud nejsou nafouknuty na objem 5 litrů. Každé písmeno odpovídá jinému plynnému druhu; to znamená, že jeho molekuly mají své vlastní vlastnosti. Avogadroův zákon uvádí, že všechny balónky mají stejný počet molekul.

Pokud jsou balóny nyní nahuštěny na 10 litrů, podle Avogadrovy hypotézy bude zaveden dvojnásobný počet počátečních plynných molů.

Z čeho se skládá a měrných jednotek

Avogadroův zákon uvádí, že pro hmotnost ideálního plynu je objem plynu a počet molů přímo úměrný, pokud je teplota a tlak konstantní. Matematicky to lze vyjádřit pomocí následující rovnice:

V / n = K

V = objem plynu, obvykle vyjádřený v litrech.

n = množství látky měřené v molech.

Z takzvaného zákona o ideálním plynu máme také následující:

PV = nRT

P = tlak plynu se obvykle vyjadřuje v atmosférách (atm), v mm rtuti (mmHg) nebo v Pascalu (Pa).

V = objem plynu vyjádřený v litrech (L).

n = počet molů.

T = teplota plynu vyjádřená ve stupních Celsia, stupních Fahrenheita nebo stupních Kelvinů (0 ° C se rovná 273,15 K).

R = univerzální konstanta ideálních plynů, které mohou být vyjádřeny v různých jednotkách, z nichž následující vyniká: 0,08205 L · atm / K.mol (L · atm K ^-1. Mol ^-1); 8,314 J / K. mol (JK- ^1. Mol- ¹) (J je joule); a 1,987 cal / Kmol (cal.K ^-1.mol ^-1) (cal je kalorie).

Odpočet hodnoty R vyjádřený v L

Objem, který krtok plynu zabírá při tlakové atmosféře a 0 ° C, což odpovídá 273 K, je 22,414 litrů.

R = PV / T

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

R = 0,082 1 atm / mol.K

Ideální rovnici plynu (PV = nRT) lze napsat následovně:

V / n = RT / P

Pokud je teplota a tlak považován za konstantní, protože R je konstanta, pak:

RT / P = K

Pak:

V / n = K

Toto je důsledek Avogadroova zákona: existence konstantního vztahu mezi objemem, který zabírá ideální plyn, a počtem molů tohoto plynu, za konstantní teploty a tlaku.

Obvyklá forma Avogadroova zákona

Pokud máte dva plyny, stane se předchozí rovnice následující:

V ₁ / n ₁ = V ₂ / n ₂

Tento výraz je také psán jako:

V ₁ / V ₂ = n ₁ / n ₂

Výše uvedené ukazuje vztah proporcionality.

Avogadro ve své hypotéze poukázal na to, že dva ideální plyny ve stejném objemu a při stejné teplotě a tlaku obsahují stejný počet molekul.

Totéž platí pro skutečné plyny; například stejný objem O ₂ a N ₂ obsahuje stejný počet molekul, když je na stejné teplotě a tlaku.

Skutečné plyny vykazují malé odchylky od ideálního chování. Avogadroův zákon je však přibližně platný pro skutečné plyny při nízkém tlaku a při vysokých teplotách.

Důsledky a důsledky

Nejvýznamnějším důsledkem Avogadroova zákona je, že konstanta R pro ideální plyny má stejnou hodnotu pro všechny plyny.

R = PV / nT

Takže pokud R je konstantní pro dva plyny:

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

Přípony 1 a 2 představují dva různé ideální plyny. Závěr je, že ideální plynová konstanta pro 1 mol plynu je nezávislá na povaze plynu. Pak bude objem obsazený tímto množstvím plynu při dané teplotě a tlaku vždy stejný.

Důsledkem použití Avogadroova zákona je zjištění, že 1 mol plynu zabírá objem 22,414 litrů při tlaku 1 atmosféry a při teplotě 0 ° C (273 K).

Dalším zřejmým důsledkem je následující: pokud je tlak a teplota konstantní, při zvýšení množství plynu se také zvýší jeho objem.

původy

V 1811 Avogadro předložil jeho hypotézu založenou na Daltonově atomové teorii a Gay-Lussacův zákon o vektorech pohybu molekul.

Gay-Lussac v roce 1809 dospěl k závěru, že „plyny, v jakémkoli poměru, mohou být kombinovány, vždy vedou ke sloučeninám, jejichž prvky měřené v objemu jsou vždy násobky jiného“.

Stejný autor také ukázal, že „kombinace plynů vždy probíhají podle velmi jednoduchých objemových vztahů“.

Avogadro poznamenal, že chemické reakce v plynné fázi zahrnují molekulární druhy reakčních složek i produktu.

Podle tohoto tvrzení musí být vztah mezi reakčním činidlem a molekulami produktu celé číslo, protože existence přerušení vazby před reakcí (jednotlivé atomy) je nepravděpodobná. Molární množství však lze vyjádřit jako zlomkové hodnoty.

Zákon kombinačních objemů naznačuje, že numerický vztah mezi plynnými objemy je také jednoduchý a celočíselný. To má za následek přímé spojení mezi objemy a počtem molekul plynného druhu.

Avogadro hypotéza

Avogadro navrhl, že molekuly plynu jsou diatomické. To vysvětlovalo, jak se dva objemy molekulárního vodíku kombinují s jedním objemem molekulárního kyslíku za vzniku dvou objemů vody.

Dále Avogadro navrhl, že pokud stejné objemy plynů obsahovaly stejné počty částic, měl by být poměr hustot plynů stejný jako poměr molekulových hmotností těchto částic.

Je zřejmé, že vydělením d1 d2 vzniká kvocient m1 / m2, protože objem obsazený plynnými hmotami je stejný pro oba druhy a ruší:

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

dl / d2 = ml / m2

Avogadrovo číslo

Jeden krtek obsahuje 6,022 x 10 ²³ molekul nebo atomů. Tato postava se nazývá Avogadrovo číslo, ačkoli to nebyl ten, kdo to spočítal. Jean Pierre, nositel Nobelovy ceny za rok 1926, provedl odpovídající měření a navrhl jméno na počest Avogadra.

Avogadrov experiment

Velmi jednoduchá demonstrace Avogadroova zákona spočívá v tom, že se kyselina octová umístí do skleněné láhve a poté se přidá hydrogenuhličitan sodný, uzavře se ústa láhve balónkem, který zabrání vstupu nebo výstupu plynu z láhve..

Kyseliny reaguje octové hydrogenuhličitanu sodného, čímž se uvolňuje CO ₂. Plyn se hromadí v balónu a způsobuje jeho nafouknutí. Teoreticky je objem dosažený balónem úměrný počtu molekul CO ₂, jak uvádí Avogadroův zákon.

Tento experiment má však omezení: balón je elastické tělo; Proto, protože jeho stěny se rozprostírá v důsledku nahromadění CO ₂, je generována síla v tom, že je proti jeho natahování a snaží se snížit objem balónku.

Experimentujte s komerčními kontejnery

Další ilustrativní experiment Avogadroova zákona je představen s použitím plechovek od sodovky a plastových lahví.

V případě sodových plechovek se do ní nalije hydrogenuhličitan sodný a poté se přidá roztok kyseliny citronové. Tyto sloučeniny reagují s navzájem produkci uvolňování CO ₂ plynu, které se hromadí uvnitř plechovky.

Následně se koncentrovaný roztok hydroxidu sodného se přidává, který má funkci „sekvestraci“ CO ₂. Přístup do vnitřku plechovky je poté rychle uzavřen maskovací páskou.

Po určité době, je pozorováno, že smluv plechovek, což ukazuje, že přítomnost CO ₂ se snížila. Potom by se domnívat, že dochází k poklesu objemu plechovky, které odpovídá snížení počtu CO ₂ molekul, podle Avogadro zákona.

Při experimentu s lahví se postupuje stejně jako u sodové plechovky a když se přidá NaOH, ústa láhve se uzavře víčkem; podobně je pozorována kontrakce stěny láhve. V důsledku toho lze provést stejnou analýzu jako v případě sodovky.

Příklady

Následující tři obrázky ilustrují koncept Avogadroova zákona, vztahující se k objemu, který zabírají plyny, a k počtu molekul reaktantů a produktů.

NEBO

Objem plynného vodíku je dvojnásobný, ale zabírá nádobu stejné velikosti jako plynný kyslík.

N

N

Reference

1. Bernard Fernandez, PhD. (Únor 2009). Dvě hypotézy Avogadra (1811).. Převzato z: bibnum.education.fr
2. Nuria Martínez Medina. (5. července 2012). Avogadro, velký italský vědec 19. století. Převzato z: rtve.es
3. Muñoz R. a Bertomeu Sánchez JR (2003) Dějiny vědy v učebnicích: Avogadroova hypotéza, Enseñanza de las Ciencias, 21 (1), 147-161.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1. února 2018). Co je Avogadroův zákon? Převzato z: thinkco.com
5. Editors of Encyclopaedia Britannica. (2016, 26. října). Avogadroův zákon. Encyclopædia Britannica. Převzato z: britannica.com
6. Yang, SP (2002). Domácí výrobky používané ke zhroucení uzavřených nádob a demonstrace Avogadroova zákona. Chem. Vol: 7, strany: 37-39.
7. Glasstone, S. (1968). Pojednání o fyzikální chemii. 2 ^dává Exp. Redakční Aguilar.