Avogadro zakon Što se sastoji, mjerne jedinice, Avogadro eksperiment



Avogadrov zakon Postulira da jednak volumen svih plinova, na istoj temperaturi i tlaku, ima isti broj molekula. Amadeo Avogadro, talijanski fizičar, predložio je 1811. dvije hipoteze: prva kaže da su atomi elementarnih plinova zajedno u molekulama umjesto da postoje kao zasebni atomi, kako je rekao John Dalton..

Druga hipoteza kaže da jednake količine plinova pri konstantnom tlaku i temperaturi imaju isti broj molekula. Avogadrova hipoteza o broju molekula plina nije prihvaćena sve do 1858. godine, kada je talijanski kemičar Stanislao Cannizaro izgradio logički kemijski sustav temeljen na tom.

Iz Avogadrovog zakona može se izvesti sljedeće: za zadanu masu idealnog plina njegov volumen i količina molekula su izravno proporcionalni ako su temperatura i tlak konstantni. To također znači da je molarni volumen plinova koji se idealno ponašaju isti za sve.

Na primjer, s obzirom na broj balona, ​​označenih s A do Z, svi su napunjeni sve dok se ne napune do zapremine od 5 litara. Svako slovo odgovara različitim plinovitim vrstama; njegove molekule imaju svoje osobine. Zakon Avogadra potvrđuje da svi baloni podnose istu količinu molekula.

Ako su sada baloni napuhani na 10 litara, prema pretpostavci Avogadra bit će uvedena dvostruka količina početnih benzinskih madeža.

indeks

  • 1 Što se sastoji i mjerne jedinice
    • 1.1. Odbitak vrijednosti R kada je izražen u L · atm / K · mol
  • 2 Uobičajeni oblik Avogadrovog zakona
  • 3 Posljedice i implikacije
  • 4 Podrijetlo
    • 4.1. Avogadrova hipoteza
    • 4.2 Avogadro broj
  • 5 Avogadrov eksperiment
    • 5.1 Eksperimentirajte s komercijalnim spremnicima
  • 6 Primjeri
    • 6,1 O2 + 2H2 => 2H20
    • 6,2 N2 + 3H2 => 2NH3
    • 6,3 N2 + O2 => 2NO
  • 7 Reference

Što se sastoji i mjerne jedinice

Avogadrov zakon navodi da je za masu idealnog plina volumen plina i broj mola izravno proporcionalan ako su temperatura i tlak konstantni. Matematički se može izraziti sljedećom jednadžbom:

V / n = K

V = volumen plina, obično izražen u litrama.

n = količina tvari izmjerena u molovima.

Također, tzv. Zakon idealnih plinova ima sljedeće:

PV = nRT

P = tlak plina obično se izražava u atmosferama (atm), u mm žive (mmHg) ili u Pascalu (Pa).

V = volumen plina izražen u litrama (L).

n = broj mola.

T = temperatura plina izražena u stupnjevima Celzija, stupnjeva Farenhajta ili u stupnjevima Kelvina (0 ºC je jednako 273,15 K).

R = univerzalna konstanta idealnih plinova, koja se može izraziti u nekoliko jedinica, među kojima se ističu: 0.08205 L · atm / K.mol (L · atm K)-1.mol-1); 8.314 J / K.mol (J.K-1.mol-1) (J je džul); i 1.987 cal / Kmol (kal. K-1.mol-1) (vapno je kalorija).

Odbitak vrijednosti R kada je izražen u L· Atm / K· Mol

Volumen koji zauzima jedan mol plina u atmosferi tlaka i 0 ° C jednak 273K iznosi 22.414 litara.

R = PV / T

R = 1 atm x 22.414 (L / mol) / (273ºK)

R = 0,082 L / atm / mol.K

Jednadžba idealnih plinova (PV = nRT) može se napisati na sljedeći način:

V / n = RT / P

Pod pretpostavkom da su temperatura i tlak konstantni, jer je R konstanta, tada:

RT / P = K

tada je:

V / n = K

To je posljedica Avogadrovog zakona: postojanje stalnog odnosa između volumena koji zauzima idealan plin i broja mola tog plina, za konstantnu temperaturu i tlak.

Tipični oblik Avogadrovog zakona

Ako imate dva plina, gornja jednadžba se pretvara u sljedeće:

V1/ n1= V2/ n2

Ovaj izraz je također napisan kao:

V1/ V2= n1/ n2

Navedeno pokazuje odnos proporcionalnosti.

U svojoj hipotezi, Avogadro je istaknuo da dva idealna plina u istom volumenu i na istoj temperaturi i tlaku sadrže istu količinu molekula..

Isto se događa s pravim plinovima; na primjer, jednaki volumen O2 i N2 Sadrži isti broj molekula kada je na istoj temperaturi i tlaku.

Stvarni plinovi pokazuju mala odstupanja od idealnog ponašanja. Međutim, Avogadrov zakon približno vrijedi za prave plinove kod dovoljno niskog tlaka i na visokim temperaturama.

Posljedice i implikacije

Najznačajnija posljedica Avogadrovog zakona je da konstanta R za idealne plinove ima istu vrijednost za sve plinove.

R = PV / nT

Dakle, ako je R konstantan za dva plina:

P1V1/ nT1= P2V2/ n2T2 = konstanta

Sufiksi 1 i 2 predstavljaju dva različita idealna plina. Zaključak je da je konstanta idealnih plinova za 1 mol plina neovisna o prirodi plina. Zatim će volumen koji zauzima ova količina plina pri određenoj temperaturi i tlaku uvijek biti isti.

Jedna od posljedica primjene Avogadrovog zakona je nalaz da 1 mol plina zauzima volumen od 22.414 litara pod tlakom od 1 atmosfere i na temperaturi od 0 ° C (273 K)..

Druga očigledna posljedica je sljedeća: ako su tlak i temperatura konstantni, kada se količina plina poveća, volumen će se također povećati.

početak

Godine 1811. Avogadro je predstavio svoju hipotezu na temelju Daltonove teorije o atomu i Gay-Lussacovog zakona o vektorima gibanja molekula..

Gay-Lussac je 1809. zaključio da "plinovi, bez obzira na razmjere u kojima se mogu kombinirati, uvijek stvaraju spojeve čiji su elementi izmjereni u volumenu uvijek višestruki od drugih".

Isti autor je također pokazao da se "kombinacije plinova uvijek odvijaju prema vrlo jednostavnim odnosima u volumenu"..

Avogadro je primijetio da kemijske reakcije u plinskoj fazi uključuju molekularne vrste reaktanata i produkta.

Prema toj tvrdnji, odnos između molekula reaktanata i proizvoda mora se tretirati kao cijeli broj, budući da nije vjerojatno postojanje loma veza prije reakcije (pojedinačni atomi). Međutim, molarne se količine mogu izraziti frakcijskim vrijednostima.

Sa svoje strane, zakon kombiniranih volumena navodi da je numerički odnos između plinovitih volumena također jednostavan i potpun. To rezultira izravnom povezanošću volumena i broja molekula plinovitih vrsta.

Avogadrova hipoteza

Avogadro je predložio da su molekule plinova dvoatomske. To objašnjava kako se dva volumena molekularnog vodika kombiniraju s volumenom molekularnog kisika kako bi dali dvije količine vode.

Osim toga, Avogadro je predložio da, ako jednake količine plinova sadrže isti broj čestica, odnos između gustoća plinova treba biti jednak omjeru molekularnih masa tih čestica..

Očito, dijeljenje d1 između d2 potječe od kvocijenta m1 / m2, budući da je volumen koji zauzimaju plinovite mase isti za obje vrste i poništava se:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Avogadrov broj

Jedan mol sadrži 6.022 x 1023 molekula ili atoma. Ta se brojka zove Avogadrov broj, iako on to nije izračunao. Jean Pierre, Nobelova nagrada iz 1926., izvršila je odgovarajuća mjerenja i predložila ime u čast Avogadra.

Avogadro eksperiment

Vrlo jednostavna demonstracija Avogadrovog zakona je da se octena kiselina stavi u staklenu bocu, a zatim da se doda natrijev bikarbonat, zatvarajući usta boce balonom koji sprječava ulazak ili izlazak plina unutar boce.

Octena kiselina reagira s natrijevim bikarbonatom, čime nastaje otpuštanje CO2. Plin se nakuplja u balonu što uzrokuje njegovu inflaciju. Teoretski, volumen postignut balonom proporcionalan je broju molekula CO2, što je predložio Avogadrov zakon.

Međutim, ovaj eksperiment ima ograničenje: balon je elastično tijelo; dakle, kada je vaš zid ograđen nakupljanjem CO2, u njemu se stvara sila koja se protivi njezinom opuštanju i pokušava smanjiti volumen svijeta.

Eksperimentirajte s komercijalnim spremnicima

Još jedan ilustrativni eksperiment Avogadrovog zakona predstavljen je uporabom limenki za sodu i plastičnih boca.

U slučaju limenki sode, natrijev bikarbonat se ulije u unutrašnjost i zatim se doda otopina limunske kiseline. Spojevi reagiraju jedan s drugim proizvodeći oslobađanje CO plina2, koji se nakuplja unutar kante.

Zatim se doda koncentrirana otopina natrijevog hidroksida, koja ima funkciju "sekvestriranja" CO2. Zatim se pristup unutrašnjosti limenke brzo zatvori upotrebom ljepljive trake.

Nakon određenog vremena primjećuje se da se konzerva može smanjiti, što znači da je prisutnost CO smanjena2. Tada se može smatrati da postoji smanjenje volumena limenke koja odgovara smanjenju broja molekula CO2, prema Avogadrovom zakonu.

U pokusu s bocom slijedi isti postupak kao i limenka sode, a kada se doda NaOH usta bočice zatvaraju poklopcem; također, opaža se kontrakcija stijenke boce. Kao rezultat toga, ista se analiza može izvesti kao u slučaju limenke sode.

Primjeri

Tri donje slike ilustriraju koncept Avogadrovog zakona, povezujući volumen koji zauzimaju plinovi i broj molekula i proizvoda reagensa..

O2 + 2H2 = 2H2O

Volumen plina vodika je dvostruki, ali zauzima spremnik iste veličine kao i plinoviti kisik.

N2 + 3H2 => 2NH3

N2 + O2 => 2NO

reference

  1. Bernard Fernandez, dr.sc. (Veljača 2009). Dvije hipoteze o Avogadu (1811.). [PDF]. Preuzeto iz: bibnum.education.fr
  2. Nuria Martínez Medina. (5. srpnja 2012.) Avogadro, veliki talijanski znanstvenik devetnaestog stoljeća. Preuzeto iz: rtve.es
  3. Muñoz R. i Bertomeu Sánchez J.R. (2003) Povijest znanosti u udžbenicima: hipoteza Avogada, Podučavanje znanosti, 21 (1), 147-161.
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1. veljače 2018.). Što je Avogadrov zakon? Preuzeto s: thoughtco.com
  5. Urednici Enciklopedije Britannica. (26. listopada 2016.) Avogadrov zakon. Encyclopædia Britannica. Preuzeto s: britannica.com
  6. Yang, S.P. (2002). Kućanski proizvodi služe za zatvaranje spremnika i prikazivanje Avogadrovog zakona. Chem. Vol: 7, str. 37-39.
  7. Glasstone, S. (1968). Ugovor o fizičkoj kemiji. 2da Edic. Uvodnik Aguilar.