Avogadro Legea Care constă din, Unități de măsură, Experimentul Avogadro



Legea lui Avogadro Se presupune că un volum egal de gaze, la aceeași temperatură și presiune, are același număr de molecule. Amadeo Avogadro, fizician italian, a propus în 1811 două ipoteze: primul spune că atomii gazelor elementare sunt împreună în molecule în loc de a exista ca atomi separați, așa cum a spus John Dalton.

A doua ipoteză spune că volume egale de gaze la presiune constantă și temperatură au același număr de molecule. Avogadro ipoteza referitoare la numărul de molecule de gaze, nu a fost acceptată decât în ​​1858, când chimistul italian Stanislao Cannizaro a construit un sistem logic de chimie bazat pe acesta.

Din Legea lui Avogadro pot fi deduse următoarele: pentru o anumită masă a unui gaz ideal, volumul său și cantitatea de molecule sunt direct proporționale dacă temperatura și presiunea sunt constante. Acest lucru implică de asemenea faptul că volumul molar al gazelor care se comportă în mod ideal este același pentru toți.

De exemplu, având în vedere un număr de baloane, etichetate de la A la Z, toate sunt umplute până când sunt umflate la un volum de 5 litri. Fiecare literă corespunde unei alte specii gazoase; adică moleculele lor au propriile caracteristici. Legea lui Avogadro afirmă că toate globurile prezintă aceeași cantitate de molecule.

Dacă acum baloanele sunt umflate la 10 litri, în conformitate cu ipoteza Avogadro va fi introdus de două ori cantitatea de moli de gaz inițial.

index

  • 1 Din ce constă și unități de măsură
    • 1.1 Deducerea valorii lui R atunci când este exprimată în L · atm / K · mol
  • 2 Forma obișnuită a legii lui Avogadro
  • 3 Consecințe și implicații
  • 4 Originile
    • 4.1 Ipoteza Avogadro
    • 4.2 Numărul Avogadro
  • 5 Experimentul Avogadro
    • 5.1 Experimentați cu containere comerciale
  • 6 Exemple
    • 6.1 O2 + 2H2 => 2H2O
    • 6,2 N2 + 3H2 => 2NH3
    • 6,3 N2 + O2 => 2NO
  • 7 Referințe

Din ce constă și unități de măsură

Legea lui Avogadro afirmă că, pentru o masă de gaz ideal, volumul gazului și numărul de cariere sunt direct proporționale dacă temperatura și presiunea sunt constante. Matematic se poate exprima cu următoarea ecuație:

V / n = K

V = volumul gazului, exprimat în mod obișnuit în litri.

n = cantitatea de substanță măsurată în mol.

De asemenea, așa-numita lege a gazelor ideale are următoarele:

PV = nRT

P = presiunea gazului este de obicei exprimată în atmosfere (atm), în mm de mercur (mmHg) sau în Pascal (Pa).

V = volumul gazului exprimat în litri (L).

n = numărul de moli.

T = temperatura gazului exprimată în grade Celsius, grade Fahrenheit sau în grade Kelvin (0 ° C este echivalentă cu 273,15 K).

R = constanta universală a gazelor ideale, care poate fi exprimată în mai multe unități, printre care se numără: 0,08205 L · atm / Kmol (L · atm K-1.mol-1); 8,314 J / Kmol (J.-1.mol-1) (J este joule); și 1,987 cal / Kmol (cal.K-1.mol-1) (varul este caloriile).

Deducerea valorii lui R atunci când este exprimată în L· ATM / K· Mol

Volumul ocupat de un mol de gaz la o atmosferă de presiune și de 0 ° C echivalent cu 273 K este de 22,414 litri.

R = PV / T

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

R = 0,082 L · atm / mol. K

Ecuația gazelor ideale (PV = nRT) poate fi scrisă după cum urmează:

V / n = RT / P

Presupunând că temperatura și presiunea sunt constante, deoarece R este o constantă, atunci:

RT / P = K

atunci:

V / n = K

Aceasta este o consecință a legii lui Avogadro: existența unei relații constante între volumul ocupat de un gaz ideal și numărul de moli ai acelui gaz, pentru o temperatură și presiune constante.

Forma tipică a legii lui Avogadro

Dacă aveți două gaze, atunci ecuația de mai sus este transformată în următoarele:

V1/ n1= V2/ n2

Această expresie este, de asemenea, scrisă ca:

V1/ V2= n1/ n2

Cele de mai sus arată relația de proporționalitate indicată.

În ipoteza sa, Avogadro a subliniat că două gaze ideale în același volum și la aceeași temperatură și presiune conțin un număr egal de molecule.

Prin extensie, același lucru se întâmplă și cu gazele reale; de exemplu, un volum egal de O2 și N2 Acesta conține același număr de molecule atunci când este la aceeași temperatură și presiune.

Gazele reale prezintă mici abateri de la comportamentul ideal. Cu toate acestea, legea lui Avogadro este aproximativ valabilă pentru gazele reale la o presiune suficient de scăzută și la temperaturi ridicate.

Consecințe și implicații

Consecința cea mai importantă a legii Avogadro este aceea că R-ul constant pentru gazele ideale are aceeași valoare pentru toate gazele.

R = PV / nT

Deci, dacă R este constantă pentru două gaze:

P1V1/ nT1= P2V2/ n2T2 = constantă

Sufixele 1 și 2 reprezintă două gaze ideale diferite. Concluzia este că constanta gazelor ideale pentru 1 mol de gaz este independentă de natura gazului. Apoi, volumul ocupat de această cantitate de gaz la o anumită temperatură și presiune va fi întotdeauna același.

O consecință a aplicării legii Avogadro constă în constatarea că un mol de gaz ocupă un volum de 22,414 litri la o presiune de 1 atmosferă și la o temperatură de 0 ° C (273 K).

O altă consecință evidentă este următoarea: dacă presiunea și temperatura sunt constante, atunci când crește cantitatea de gaz, volumul său va crește, de asemenea.

început

În 1811, Avogadro și-a prezentat ipoteza bazată pe teoria atomică a lui Dalton și legea lui Gay-Lussac asupra vectorilor de mișcare ai moleculelor.

Gay-Lussac a concluzionat în 1809 că "gazele, indiferent de proporțiile în care pot fi combinate, dau întotdeauna compuși ale căror elemente măsurate în volum sunt întotdeauna multipli de altul".

Același autor a arătat, de asemenea, că "combinațiile de gaze au loc întotdeauna în funcție de relațiile foarte simple în volum".

Avogadro a subliniat că reacțiile chimice în fază gazoasă implică specii moleculare atât ale reactanților, cât și ale produselor.

Conform acestei afirmații, relația dintre moleculele de reactivi și produse trebuie tratată ca un număr întreg, deoarece existența ruperii legăturilor înaintea reacției (atomi individuali) nu este posibilă. Cu toate acestea, cantitățile molare pot fi exprimate cu valori fracționare.

La rândul său, legea volumelor combinate afirmă că relația numerică dintre volumele gazoase este de asemenea simplă și completă. Aceasta are ca rezultat o asociere directă între volumele și numărul de molecule ale speciilor gazoase.

Avogadro ipoteza

Avogadro a propus ca moleculele gazelor să fie diatomice. Aceasta a explicat cum se combină două volume de hidrogen molecular cu un volum de oxigen molecular pentru a da două volume de apă.

În plus, Avogadro a sugerat că, dacă volumele egale de gaze conțin același număr de particule, relația dintre densitățile gazelor ar trebui să fie egală cu relația dintre masele moleculare ale acestor particule.

Evident, împărțirea lui d1 între d2 provine din coeficientul m1 / m2, deoarece volumul ocupat de masele gazoase este același pentru ambele specii și este anulat:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Numărul lui Avogadro

O molă conține 6,022 x 1023 molecule sau atomi. Această cifră este numită numărul lui Avogadro, deși nu a calculat-o. Jean Pierre, Premiul Nobel din 1926, a făcut măsurătorile corespunzătoare și a sugerat numele în cinstea lui Avogadro.

Experimentul Avogadro

O demonstrație foarte simplă a legii lui Avogadro este de a plasa acid acetic într-o sticlă de sticlă și apoi de a adăuga bicarbonat de sodiu închizând gura sticlei cu un balon care împiedică intrarea sau ieșirea unui gaz în sticlă .

Acidul acetic reacționează cu bicarbonatul de sodiu, producând astfel eliberarea de CO2. Gazul se acumulează în balon cauzând inflația acestuia. Teoretic, volumul atins de balon este proporțional cu numărul de molecule de CO2, așa cum este propus de legea lui Avogadro.

Cu toate acestea, acest experiment are o limitare: balonul este un corp elastic; prin urmare, atunci când peretele dvs. este extins de acumularea de CO2, generează o forță care se opune relaxării sale și încearcă să reducă volumul globului.

Experimentați cu containere comerciale

Un alt experiment ilustrativ al legii lui Avogadro este prezentat prin utilizarea de cutii de sifon și sticle de plastic.

În cazul cutiilor de sifon, bicarbonatul de sodiu se toarnă în interior și se adaugă apoi o soluție de acid citric. Compușii reacționează unul cu celălalt, producând eliberarea gazului CO2, care se acumulează în interiorul cutiei.

Apoi se adaugă o soluție concentrată de hidroxid de sodiu, care are rolul de a "sechestra" CO2. Apoi, accesul la interiorul recipientului este rapid închis prin utilizarea unei benzi adezive.

După un anumit timp, se observă că recipientul este contractat, ceea ce indică faptul că prezența CO a scăzut2. Apoi, s-ar putea crede că există o scădere a volumului cutiei care corespunde unei scăderi a numărului de molecule de CO2, în conformitate cu legea lui Avogadro.

În experimentul cu sticla este urmată aceeași procedură ca și cu cutia de sifon, iar când se adaugă NaOH, gura sticlei cu capacul este închisă; de asemenea, se observă o contracție a peretelui flaconului. Ca urmare, aceeași analiză poate fi efectuată ca și în cazul capsulei de sifon.

Exemple

Cele trei imagini de mai jos ilustrează conceptul de lege Avogadro, referindu-se la volumul ocupat de gaze și numărul de molecule de reactivi și produse.

O2 + 2H2 => 2H2O

Volumul de hidrogen gazos este dublu, dar ocupă un container de aceeași dimensiune ca și cel al oxigenului gazos.

N2 + 3H2 => 2NH3

N2 + O2 => 2NO

referințe

  1. Bernard Fernandez, dr. (Februarie 2009). Două ipoteze ale lui Avogadro (1811). [PDF]. Luată de la: bibnum.education.fr
  2. Nuria Martínez Medina. (5 iulie 2012).Avogadro, marele om de știință italian din secolul al XIX-lea. Luat de la: rtve.es
  3. Muñoz R. și Bertomeu Sánchez J.R. (2003) Istoria științei în manuale: ipoteza (s) a lui Avogadro, Predarea științei, 21 (1), 147-161.
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1 februarie 2018). Ce este Legea lui Avogadro? Luat de la: thoughtco.com
  5. Editorii Encyclopaedia Britannica. (26 octombrie 2016). Legea lui Avogadro. Encyclopædia Britannica. Luat de la: britannica.com
  6. Yang, S. P. (2002). Produsele de uz casnic utilizate pentru a închide containerul și pentru a demonstra Legea lui Avogadro. Educator. Vol. 7, pag. 37-39.
  7. Glasstone, S. (1968). Tratatul de Chimie Fizică. 2da Edic. Editorial Aguilar.