Avogadro įstatymas, kurį sudaro matavimo vienetai, „Avogadro“ eksperimentas



The Avogadro įstatymas Jame teigiama, kad vienodo tūrio visų dujų, toje pačioje temperatūroje ir slėgyje, yra toks pat molekulių skaičius. Italijos fizikas Amadeo Avogadro, 1811 m., Pasiūlė dvi hipotezes: pirmasis sako, kad elementinių dujų atomai yra molekulėse, o ne kaip atskiri atomai, kaip sakė Johnas Daltonas..

Antroji hipotezė teigia, kad vienodo tūrio dujų kiekis esant pastoviam slėgiui ir temperatūrai turi tą patį molekulių skaičių. Avogadro hipotezė, susijusi su dujų molekulių skaičiumi, nebuvo priimta iki 1858 m., Kai Italijos chemikas Stanislao Cannizaro pastatė loginę cheminę sistemą, paremtą šiuo pagrindu..

Iš Avogadro įstatymo galima daryti išvadą, kad tam tikros idealios dujos masė, jos tūris ir molekulių kiekis yra tiesiogiai proporcingi, jei temperatūra ir slėgis yra pastovūs. Tai taip pat reiškia, kad idealiai veikiančių dujų molinis tūris visiems yra tas pats.

Pavyzdžiui, atsižvelgiant į skaičių balionų, pažymėtų A – Z, jie visi užpildomi, kol jie pripūstos iki 5 litrų tūrio. Kiekviena raidė atitinka skirtingas dujines rūšis; tai yra, jos molekulės turi savo savybes. Avogadro įstatymas patvirtina, kad visi balionai pateikia tą patį kiekį molekulių.

Jei dabar balionai pripučiami iki 10 litrų, pagal „Avogadro“ hipotezę bus įvesta dvigubai daugiau pradinių dujų molių..

Indeksas

  • 1 Ką sudaro ir matavimo vienetai
    • 1.1 R vertės sumažinimas, išreikštas L · atm / K · mol
  • 2 Įprasta Avogadro įstatymo forma
  • 3 Pasekmės ir pasekmės
  • 4 Kilmė
    • 4.1 Avogadro hipotezė
    • 4.2 Avogadro numeris
  • 5 „Avogadro“ eksperimentas
    • 5.1 Eksperimentuokite su komerciniais konteineriais
  • 6 Pavyzdžiai
    • 6.1 O2 + 2H2 => 2H2O
    • 6.2 N2 + 3H2 => 2NH3
    • 6.3 N2 + O2 => 2NO
  • 7 Nuorodos

Ką sudaro ir matavimo vienetai

Avogadro įstatyme teigiama, kad idealios dujų masė dujų tūris ir molių skaičius yra tiesiogiai proporcingi, jei temperatūra ir slėgis yra pastovūs. Matematiniu būdu jis gali būti išreikštas šia lygtimi:

V / n = K

V = dujų tūris, paprastai išreiškiamas litrais.

n = medžiagos kiekis, išmatuotas moliais.

Taip pat vadinamoji idealų dujų teisė yra tokia:

PV = nRT

P = dujų slėgis paprastai išreiškiamas atmosferoje (atm), gyvsidabrio (mmHg) arba Pascal (Pa) mm..

V = dujų tūris, išreikštas litrais (L).

n = molių skaičius.

T = dujų temperatūra, išreikšta Celsijaus laipsniais, Fahrenheito laipsniais arba Kelvino laipsniais (0 ° C atitinka 273,15 K).

R = idealių dujų visuotinė konstanta, kuri gali būti išreikšta keliais vienetais, tarp kurių yra: 0.08205 L · atm / K.mol (L · atm-1.mol-1); 8,314 J / K.mol (J. K-1.mol-1) (J yra džaulys); ir 1,987 cal / Kmol (cal.K-1.mol-1) (kalkės yra kalorijos).

R vertės sumažinimas, išreikštas L· Atm / K· Mol

Vieno molio dujų slėgis slėgio atmosferoje ir 0 ° C, atitinkantis 273K, yra 22,414 litrų..

R = PV / T

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

R = 0,082 L · atm / mol.K

Idealių dujų lygtis (PV = nRT) gali būti parašyta taip:

V / n = RT / P

Darant prielaidą, kad temperatūra ir slėgis yra pastovūs, nes R yra pastovus, tada:

RT / P = K

Tada:

V / n = K

Tai yra Avogadro įstatymo pasekmė: nuolatinio santykio tarp idealaus dujų užimamo tūrio ir tos dujos, esančios pastovios temperatūros ir slėgio, skaičiaus buvimas.

Tipinė Avogadro įstatymo forma

Jei turite dvi dujas, tada pirmiau pateikta lygtis paverčiama taip:

V1/ n1= V2/ n2

Ši frazė taip pat parašyta kaip:

V1/ V2= n1/ n2

Pirmiau pateikiamas nurodytas proporcingumo santykis.

Savo hipotezėje Avogadro pabrėžė, kad dviejose tame pačiame tūrio ir tos pačios temperatūros ir slėgio idealiose dujose yra toks pat molekulių kiekis.

Išplėtus, tas pats atsitinka su realiomis dujomis; pavyzdžiui, vienodas tūris O2 ir N2 Jame yra tas pats molekulių skaičius, kai jis yra toje pačioje temperatūroje ir slėgyje.

Realios dujos rodo mažus nukrypimus nuo idealaus elgesio. Tačiau „Avogadro“ įstatymas yra maždaug galiojantis tikrosioms dujoms, esant pakankamai žemam slėgiui ir esant aukštai temperatūrai.

Pasekmės ir pasekmės

Svarbiausia „Avogadro“ įstatymo pasekmė yra ta, kad pastoviosios dujos R yra vienodos vertės visoms dujoms.

R = PV / nT

Taigi, jei R yra pastovus dviem dujoms:

P1V1/ nT1= P2V2/ n2T2 = pastovus

1 ir 2 priesagai žymi dvi skirtingas idealias dujas. Daroma išvada, kad idealios dujos, esančios 1 moliui dujų, konstanta nepriklauso nuo dujų pobūdžio. Tada tūris, užimtas šio dujų kiekiu tam tikroje temperatūroje ir slėgyje, visada bus tas pats.

Viena iš Avogadro įstatymo taikymo pasekmių yra tai, kad 1 molio dujų užima 22,414 litrų tūrį, esant 1 atmosferos slėgiui ir 0 ° C temperatūrai (273 K)..

Kita akivaizdi pasekmė yra tokia: jei slėgis ir temperatūra yra pastovūs, kai dujų kiekis didėja, jo tūris taip pat padidės.

Kilmė

1811 m. Avogadro pateikė savo hipotezę, pagrįstą Daltono atomine teorija ir Gay-Lussac įstatymu dėl molekulių judėjimo vektorių.

1809 m. Gay-Lussac padarė išvadą, kad „dujomis, nepriklausomai nuo jų proporcijų, kuriomis jie gali būti derinami, visada susidaro junginiai, kurių elementai, išmatuoti tūrio atžvilgiu, visada yra daugkartiniai“..

Tas pats autorius taip pat parodė, kad "dujų deriniai visada vyksta pagal labai paprastus santykius tūrio sąlygomis"..

Avogadro pažymėjo, kad dujų fazės cheminės reakcijos apima molekulines abiejų reagentų ir produkto rūšis.

Pagal šį teiginį, reaktantų ir produktų molekulių santykis turi būti traktuojamas kaip sveikas skaičius, nes tikėtina, kad obligacijų lūžimas prieš reakciją (atskirus atomus) nėra. Tačiau moliniai kiekiai gali būti išreikšti dalinėmis vertėmis.

Savo ruožtu, derinimo apimčių įstatyme teigiama, kad skaičiaus santykis tarp dujinių kiekių taip pat yra paprastas ir išsamus. Tai lemia tiesioginį ryšį tarp dujinių rūšių kiekių ir molekulių skaičiaus.

Avogadro hipotezė

Avogadro pasiūlė, kad dujų molekulės būtų diatominės. Tai paaiškino, kaip du molekulinio vandenilio kiekiai jungiasi su molekulinio deguonies tūriu, kad gautų du vandens kiekius.

Be to, „Avogadro“ pasiūlė, kad jei vienodų dujų kiekių kiekis atitiktų tokį patį dalelių skaičių, dujų tankio santykis turėtų būti lygus šių dalelių molekulinės masės santykiui..

Akivaizdu, kad d1 padalijimas tarp d2 atsiranda iš koeficiento m1 / m2, nes dujinių masių užimamas tūris yra vienodas abiem rūšims ir yra atšauktas:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Avogadro numeris

Vienoje molyje yra 6,022 x 1023 molekulių ar atomų. Šis skaičius vadinamas Avogadro numeriu, nors jis nebuvo tas, kuris jį apskaičiavo. Jean Pierre, 1926 m. Nobelio premija, atliko atitinkamus matavimus ir pasiūlė pavadinimą Avogadro garbei.

„Avogadro“ eksperimentas

Labai paprastas „Avogadro“ įstatymo demonstravimas yra įpilti acto rūgšties į stiklinį butelį ir tada įpilti natrio bikarbonato, uždarant butelio burną balionu, kuris neleidžia patekti į dujas ar išplaukti iš jo..

Acto rūgštis reaguoja su natrio bikarbonatu ir taip išsiskiria CO2. Dujos kaupiasi balione ir sukelia infliaciją. Teoriškai baliono pasiekiamas tūris yra proporcingas CO molekulių skaičiui2, kaip siūloma Avogadro įstatyme.

Tačiau šis eksperimentas turi apribojimą: balionas yra elastingas kūnas; todėl, kai jūsų siena išsiskiria CO kaupimu2, jame sukuriama jėga, kuri priešinasi jos atsipalaidavimui ir bando sumažinti pasaulio apimtis.

Eksperimentuokite su komerciniais konteineriais

Kitas iliustruojantis „Avogadro“ įstatymo eksperimentas pateikiamas naudojant natrio skardines ir plastikinius butelius.

Natrio druskos skardinių atveju įpilama natrio bikarbonato ir įpilama citrinos rūgšties tirpalo. Junginiai reaguoja vienas su kitu ir duoda CO dujų išsiskyrimą2, kuris kaupiasi indo viduje.

Tada pridedamas koncentruotas natrio hidroksido tirpalas, kurio funkcija yra „suskaidyti“ CO2. Tada patekimas į skardos vidų greitai uždaromas naudojant lipnią juostą.

Po tam tikro laiko pastebima, kad duobės gali sudaryti sutartį, rodančią, kad CO sumažėjo2. Tada galima manyti, kad gali sumažėti skardos tūris, kuris atitinka CO molekulių skaičiaus sumažėjimą2, pagal Avogadro įstatymą.

Eksperimente su buteliu laikomasi tokios pačios procedūros, kaip ir sodos skonio, ir pridėjus NaOH, butelio burna uždaryta dangčiu; taip pat stebimas butelio sienos susitraukimas. Dėl to galima atlikti tą pačią analizę, kaip ir soda.

Pavyzdžiai

Trys apatiniai vaizdai iliustruoja Avogadro įstatymo koncepciją, susijusią su dujų užimamu kiekiu ir reagentų molekulių ir produktų skaičiumi.

O2 + 2H2 => 2H2O

Vandenilio dujų tūris yra dvigubas, tačiau jis užima tokį pat dydį kaip dujinis deguonis.

N2 + 3H2 => 2NH3

N2 + O2 => 2NO

Nuorodos

  1. Bernard Fernandez, PhD. (2009 m. Vasario mėn.). Du Avogadro hipotezės (1811). [PDF] Paimta iš: bibnum.education.fr
  2. Nuria Martínez Medina. (2012 m. Liepos 5 d.). Avogadro, puikus italų mokslininkas XIX a. Paimta iš: rtve.es
  3. Muñoz R. ir Bertomeu Sánchez J.R. (2003) Mokslo istorija vadovėliuose: Avogadro hipotezė, Mokslo mokymas, 21 (1), 147-161.
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018 m. Vasario 1 d.). Kas yra Avogadro įstatymas? Paimta iš: thinkco.com
  5. „Encyclopaedia Britannica“ redaktoriai. (2016 m. Spalio 26 d.). Avogadro įstatymas. Encyclopædia Britannica. Paimta iš: britannica.com
  6. Yang, S. P. (2002). Buitiniai produktai naudojami uždaryti konteinerius ir parodyti „Avogadro“ įstatymą. Chem. Pedagogas. 7, puslapiai: 37-39.
  7. Glasstone, S. (1968). Fizinės chemijos sutartis. 2da Edic. Redakcija Aguilar.