- Z čoho pozostáva a jednotky merania
- Odpočítanie hodnoty R, ak je vyjadrené v L
- Obvyklá forma Avogadrovho zákona
- Dôsledky a implikácie
- pôvod
- Avogadro hypotéza
- Avogadrovo číslo
- Avogadrov experiment
- Experimentujte s komerčnými kontajnermi
- Príklady
- OR
- N
- N
- Referencie
Zákon Avogadro Predpokladá sa, že rovnaký objem všetkých plynov, pri o rovnakej teplote a tlaku, má rovnaký počet molekúl. Amadeo Avogadro, taliansky fyzik, navrhol v roku 1811 dve hypotézy: prvá hovorí, že atómy elementárnych plynov sú spolu v molekulách namiesto toho, aby existovali ako samostatné atómy, ako povedal John Dalton.
Druhá hypotéza hovorí, že rovnaké objemy plynov pri konštantnom tlaku a teplote majú rovnaký počet molekúl. Avogadrova hypotéza týkajúca sa počtu molekúl v plynoch bola prijatá až v roku 1858, keď taliansky chemik Stanislao Cannizaro na základe toho vybudoval logický systém chémie.
Z Avogadrovho zákona je možné odvodiť: pre danú hmotnosť ideálneho plynu je jeho objem a počet molekúl priamo úmerný, ak je teplota a tlak konštantný. To tiež znamená, že molárny objem ideálne sa vyskytujúcich plynov je rovnaký pre všetkých.
Napríklad, vzhľadom na množstvo balónov označených A až Z, sú všetky naplnené, až kým nie sú nahustené na objem 5 litrov. Každé písmeno zodpovedá inému plynnému druhu; to znamená, že jeho molekuly majú svoje vlastné charakteristiky. Avogadrov zákon uvádza, že všetky balóny majú rovnaký počet molekúl.
Ak sú balóny teraz nafúknuté na 10 litrov, podľa Avogadrovej hypotézy sa zavedie dvojnásobný počet počiatočných krtkov.
Z čoho pozostáva a jednotky merania
Avogadrov zákon uvádza, že pre hmotnosť ideálneho plynu je objem plynu a počet mólov priamo úmerný, ak je teplota a tlak konštantný. Matematicky sa dá vyjadriť pomocou nasledujúcej rovnice:
V / n = K
V = objem plynu, obvykle vyjadrený v litroch.
n = množstvo látky merané v móloch.
Z takzvaného zákona o ideálnom plyne tiež vyplýva:
PV = nRT
P = tlak plynu sa obvykle vyjadruje v atmosférach (atm), v mm ortuti (mmHg) alebo v Pascaloch (Pa).
V = objem plynu vyjadrený v litroch (L).
n = počet mólov.
T = teplota plynu vyjadrená v stupňoch Celzia, stupňoch Fahrenheita alebo stupňov Kelvina (0 ° C sa rovná 273,15 K).
R = univerzálna konštanta ideálnych plynov, ktoré je možné vyjadriť v rôznych jednotkách, z ktorých sú uvedené nasledujúce: 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 / mol (cal.K -1 .mol -1 ) (CAL kalórií).
Odpočítanie hodnoty R, ak je vyjadrené v L
Objem, ktorý mól plynu zaberá pri tlakovej atmosfére a teplote 0 ° C ekvivalentnej 273 K, je 22,414 litrov.
R = PV / T
R = 1 atm x 22 414 (L / mol) / (273 ° K)
R = 0,082 1 atm / mol.K
Ideálnu rovnicu plynu (PV = nRT) je možné písať takto:
V / n = RT / P
Ak sa predpokladá, že teplota a tlak sú konštantné, pretože R je konštantná, potom:
RT / P = K
potom:
V / n = K
Je to dôsledok Avogadrovho zákona: existencia konštantného vzťahu medzi objemom, ktorý zaujíma ideálny plyn, a počtom mólov tohto plynu pri konštantnej teplote a tlaku.
Obvyklá forma Avogadrovho zákona
Ak máte dva plyny, predchádzajúca rovnica sa stáva nasledovnou:
V 1 / n 1 = V 2 / N 2
Tento výraz sa píše tiež ako:
V 1 / V 2 = n 1 / n 2
Vyššie uvedené ukazuje naznačený vzťah proporcionality.
Vo svojej hypotéze Avogadro zdôraznil, že dva ideálne plyny v rovnakom objeme a pri rovnakej teplote a tlaku obsahujú rovnaký počet molekúl.
To isté platí o skutočných plynoch; napríklad, rovnaký objem O 2 a N 2 obsahuje rovnaký počet molekúl, keď je pri rovnakej teplote a tlaku.
Skutočné plyny vykazujú malé odchýlky od ideálneho správania. Avogadrov zákon je však približne platný pre skutočné plyny pri dostatočne nízkom tlaku a pri vysokých teplotách.
Dôsledky a implikácie
Najvýznamnejším dôsledkom Avogadrovho zákona je, že konštanta R ideálnych plynov má rovnakú hodnotu pre všetky plyny.
R = PV / nT
Ak je R konštantný pre dva plyny:
P 1 V 1 / NT 1 = P 2 V 2 / N 2 T 2 = konštanta
Prípony 1 a 2 predstavujú dva rôzne ideálne plyny. Záver je taký, že ideálna plynová konštanta pre 1 mól plynu je nezávislá od povahy plynu. Potom bude objem tohto množstva plynu pri danej teplote a tlaku vždy rovnaký.
Dôsledkom uplatňovania Avogadrovho zákona je zistenie, že 1 mól plynu zaberá objem 22 414 litrov pri tlaku 1 atmosféry a pri teplote 0 ° C (273 K).
Ďalší zrejmý dôsledok je nasledujúci: ak je tlak a teplota konštantná, pri zvyšovaní množstva plynu sa zvyšuje aj jeho objem.
pôvod
V roku 1811 Avogadro predložil svoju hypotézu založenú na Daltonovej atómovej teórii a Gay-Lussacovom zákone o vektoroch pohybu molekúl.
Gay-Lussac v roku 1809 dospel k záveru, že „plyny v ľubovoľných pomeroch môžu vždy viesť k zlúčeninám, ktorých prvky merané v objeme sú vždy násobkom iného“.
Ten istý autor tiež ukázal, že „kombinácie plynov sa vždy uskutočňujú podľa veľmi jednoduchých objemových vzťahov“.
Avogadro poznamenal, že chemické reakcie v plynnej fáze zahŕňajú molekulárne druhy reaktantov aj produktu.
Podľa tohto tvrdenia musí byť vzťah medzi reaktantom a molekulami produktu celé číslo, pretože existencia prerušenia väzby pred reakciou (jednotlivé atómy) nie je pravdepodobná. Molárne množstvá sa však môžu vyjadriť ako zlomkové hodnoty.
Zákon kombinovaných objemov naznačuje, že numerický vzťah medzi plynnými objemami je tiež jednoduchý a celočíselný. To vedie k priamej asociácii medzi objemami a počtom molekúl plynných druhov.
Avogadro hypotéza
Avogadro navrhol, že molekuly plynu sú rozsievkové. Toto vysvetľuje, ako sa kombinujú dva objemy molekulárneho vodíka s jedným objemom molekulárneho kyslíka, čím sa získajú dva objemy vody.
Avogadro ďalej navrhlo, že ak rovnaké objemy plynov obsahovali rovnaké počty častíc, pomer hustôt plynov by sa mal rovnať pomeru molekulových hmotností týchto častíc.
Je zrejmé, že delenie d1 d2 vedie k kvocientu m1 / m2, pretože objem, ktorý zaberajú plynné masy, je rovnaký pre oba druhy a ruší sa:
dl / d2 = (m1 / V) / (m2 / V)
dl / d2 = ml / m2
Avogadrovo číslo
Jeden mól obsahuje 6,022 x 10 23 molekúl alebo atómov. Toto číslo sa nazýva Avogadrovo číslo, hoci to nebol ten, kto ho vypočítal. Jean Pierre, nositeľ Nobelovej ceny za rok 1926, vykonal príslušné merania a navrhol meno na počesť Avogadra.
Avogadrov experiment
Veľmi jednoduchá demonštrácia Avogadrovho zákona spočíva v tom, že sa kyselina octová umiestni do sklenenej fľaše a potom sa pridá hydrogenuhličitan sodný, uzavrie sa ústa fľaše balónom, ktorý zabráni vstupu alebo výstupu plynu z fľaše. ,
Kyseliny reaguje octovej hydrogénuhličitanu sodného, čím sa uvoľňuje CO 2 . Plyn sa hromadí v balóne a spôsobuje jeho nafúknutie. Teoreticky, objem dosiahol balónikom je úmerná počtu CO 2 molekúl , ako je uvedené pri Avogadro zákona.
Tento experiment má však určité obmedzenia: balónik je elastické telo; Preto, pretože jeho steny sa rozprestiera v dôsledku nahromadenia CO 2 , je generovaná sila v tom, že je proti jeho naťahovanie a snaží sa znížiť objem balónika.
Experimentujte s komerčnými kontajnermi
Ďalší ilustratívny experiment Avogadrovho zákona sa uvádza s použitím plechoviek na sódu a plastových fliaš.
V prípade sódových plechoviek sa do nej naleje hydrogenuhličitan sodný a potom sa pridá roztok kyseliny citrónovej. Tieto zlúčeniny reagujú s navzájom produkciu uvoľňovania CO 2 plynu , ktoré sa hromadia vnútri plechovky.
Následne sa koncentrovaný roztok hydroxidu sodného sa pridáva, ktorý má funkciu "sekvestrácii" CO 2 . Použitím maskovacej pásky sa potom rýchlo uzavrie prístup do vnútra plechovky.
Po určitej dobe, je pozorované, že zmlúv plechoviek, čo ukazuje, že prítomnosť CO 2 sa znížila . Potom by sa domnievať, že dochádza k poklesu objemu plechovky, ktoré zodpovedá zníženiu počtu CO 2 molekúl , podľa Avogadro zákona.
Pri experimente s fľašou sa postupuje rovnako ako pri nádobe na sódu a keď sa pridá NaOH, ústa fľaše sa uzavrú vekom; rovnako je pozorovaná kontrakcia steny fľaše. Vo výsledku je možné vykonať rovnakú analýzu ako v prípade sódy.
Príklady
Tri obrázky nižšie ilustrujú koncepciu Avogadrovho zákona a týkajú sa objemu, ktorý zaberajú plyny, a počtu molekúl reaktantov a produktov.
OR
Objem plynného vodíka je dvojnásobný, ale zaberá nádobu rovnakej veľkosti ako plynný kyslík.
N
N
Referencie
- Bernard Fernandez, PhD. (Február 2009). Dve hypotézy Avogadra (1811). , Prevzaté z: bibnum.education.fr
- Nuria Martínez Medina. (5. júla 2012). Avogadro, veľký taliansky vedec 19. storočia. Prevzaté z: rtve.es
- Muñoz R. a Bertomeu Sánchez JR (2003) Dejiny vedy v učebniciach: Avogadroova hypotéza, Enseñanza de las Ciencias, 21 (1), 147-161.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1. februára 2018). Čo je Avogadroov zákon? Prevzaté z: thinkco.com
- Editori encyklopédie Britannica. (2016, 26. októbra). Avogadrov zákon. Encyclopædia Britannica. Prevzaté z: britannica.com
- Yang, SP (2002). Domáce výrobky používané na zrútenie uzavretých nádob a preukázanie Avogadrovho zákona. Pedagóg. Zväzok: 7, strany: 37-39.
- Glasstone, S. (1968). Pojednanie o fyzikálnej chémii. 2 dáva Exp. Redakčný Aguilar.