Avogadro zakon Kaj sestavlja, enote merjenja, eksperiment Avogadro



The Avogadrov zakon Predpostavlja, da ima enaka količina vseh plinov pri enaki temperaturi in tlaku enako število molekul. Amadeo Avogadro, italijanski fizik, je leta 1811 predlagal dve hipotezi: prva pravi, da so atomi elementarnih plinov skupaj v molekulah namesto obstoječih kot ločeni atomi, kot je dejal John Dalton..

Druga hipoteza pravi, da imajo enake količine plinov pri konstantnem tlaku in temperaturi enako število molekul. Avogadrova hipoteza o številu plinastih molekul ni bila sprejeta do leta 1858, ko je italijanski kemik Stanisla Cannizaro na podlagi tega zgradil logični kemijski sistem..

Iz Avogadrovega zakona lahko sklepamo naslednje: za dano maso idealnega plina je njegov volumen in količina molekul neposredno sorazmerna, če sta temperatura in tlak konstantna. To tudi pomeni, da je molarni volumen plinov, ki se najbolje obnašajo, enak za vse.

Na primer, glede na število balonov, označenih z A do Z, so vsi napolnjeni, dokler se ne napolnijo s prostornino 5 litrov. Vsaka črka ustreza različnim plinastim vrstam; njegove molekule imajo svoje značilnosti. Avogadrov zakon potrjuje, da vsi baloni oddajajo enako količino molekul.

Če so zdaj baloni napihnjeni na 10 litrov, bo v skladu s hipotezo Avogadro uvedena dvakratna količina začetnih plinskih molov.

Indeks

  • 1 Kaj sestavljajo in merske enote
    • 1.1 Odbitek vrednosti R, če je izražen v L · atm / K · mol
  • 2 Običajna oblika Avogadrovega zakona
  • 3 Posledice in posledice
  • 4 Izvor
    • 4.1 Avogadrojeva hipoteza
    • 4.2 Avogadrojeva številka
  • 5 Eksperiment Avogadro
    • 5.1 Poskusite s komercialnimi zabojniki
  • 6 Primeri
    • 6,1 O2 + 2H2 => 2H2O
    • 6,2 N2 + 3H2 => 2NH3
    • 6,3 N2 + O2 => 2NO
  • 7 Reference

Kaj sestavljajo in merske enote

Avogadrov zakon navaja, da sta za maso idealnega plina prostornina plina in število molov neposredno sorazmerna, če sta temperatura in tlak konstantna. Matematično se lahko izrazi z naslednjo enačbo:

V / n = K

V = prostornina plina, navadno izražena v litrih.

n = količina snovi, izmerjena v molih.

Prav tako imenovani zakon idealnih plinov ima naslednje:

PV = nRT

P = plinski tlak je običajno izražen v atmosferah (atm), v mm živega srebra (mmHg) ali v Pascalu (Pa).

V = prostornina plina, izražena v litrih (L) \ t.

n = število molov.

T = temperatura plina, izražena v stopinjah Celzija, v stopinjah Fahrenheita ali v stopinjah Kelvina (0 ° C je enako 273,15 K).

R = univerzalna konstanta idealnih plinov, ki se lahko izrazi v več enotah, med katerimi izstopajo: 0,08205 L · atm / K.mol (L · atm K)-1.mol-1); 8.314 J / K.mol (J.K-1.mol-1) (J je joule); in 1,987 cal / Kmol (kal. K-1.mol-1) (apno je kalorij).

Odbitek vrednosti R, če je izražen v L· Atm / K· Mol

Volumen, ki ga zaseda en mol plina v atmosferskem tlaku in 0 ° C, ki ustreza 273K, je 22.414 litrov.

R = PV / T

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

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

Enačbo idealnih plinov (PV = nRT) lahko zapišemo takole:

V / n = RT / P

Ob predpostavki, da sta temperatura in tlak konstantna, ker je R konstanta, potem:

RT / P = K

Nato:

V / n = K

To je posledica Avogadrovega zakona: obstoj stalnega razmerja med prostornino, ki jo zaseda idealni plin, in številom molov tega plina za konstantno temperaturo in tlak..

Tipična oblika Avogadrovega zakona

Če imate dva plina, se zgornja enačba spremeni v naslednje:

V1/ n1= V2/ n2

Ta izraz je zapisan tudi kot:

V1/ V2= n1/ n2

Zgoraj navedeno kaže na razmerje sorazmernosti.

Avogadro je v svoji domnevi poudaril, da dva idealna plina v istem volumnu in pri isti temperaturi in tlaku vsebujejo enako količino molekul..

S podaljškom se enako dogaja s pravimi plini; na primer enak volumen O2 in N2 Vsebuje enako število molekul, ko je pri isti temperaturi in tlaku.

Realni plini kažejo majhna odstopanja od idealnega vedenja. Vendar pa je Avogadrov zakon približno veljaven za prave pline pri dovolj nizkem tlaku in pri visokih temperaturah.

Posledice in posledice

Najpomembnejša posledica Avogadrovega zakona je, da ima konstanta R za idealne pline enako vrednost za vse pline.

R = PV / nT

Torej, če je R konstanten za dva plina:

P1V1/ nT1= P2V2/ n2T2 = konstantna

Pripone 1 in 2 predstavljata dva različna idealna plina. Ugotovimo lahko, da je konstanta idealnih plinov za 1 mol plina neodvisna od narave plina. Potem bo volumen, ki ga zaseda ta količina plina pri dani temperaturi in tlaku, vedno enak.

Ena od posledic uporabe Avogadrovega zakona je ugotovitev, da 1 mol plina zavzema prostornino 22.414 litrov pri tlaku 1 atmosfere in pri temperaturi 0 ° C (273 K)..

Druga očitna posledica je naslednja: če sta pritisk in temperatura konstantna, ko se količina plina poveča, se bo tudi njen volumen povečal.

Izvor

Leta 1811 je Avogadro predstavil svojo hipotezo na podlagi Daltonove atomske teorije in Gay-Lussacovega zakona o vektorjih gibanja molekul..

Gay-Lussac je leta 1809 sklenil, da "plini, ne glede na razmerje, v katerem se lahko kombinirajo, vedno povzročijo spojine, katerih elementi, merjeni v prostornini, so vedno večkratniki drugega".

Isti avtor je tudi pokazal, da "kombinacije plinov vedno potekajo po zelo enostavnih razmerjih v prostornini"..

Avogadro je opozoril, da kemijske reakcije v plinski fazi vključujejo molekularne vrste obeh reaktantov in produkta.

V skladu s to trditvijo je treba razmerje med molekulami reaktantov in produkti obravnavati kot celo število, ker ni verjetno, da bi obstoj zlomov vezi pred reakcijo (posamezni atomi). Vendar se molarne količine lahko izrazijo s frakcijskimi vrednostmi.

Po drugi strani zakon o kombiniranih količinah navaja, da je tudi numerično razmerje med plinastimi volumni preprosto in popolno. To ima za posledico neposredno povezavo med prostornino in številom molekul plinastih vrst.

Avogadrojeva hipoteza

Avogadro je predlagal, da so molekule plinov diatomske. To je razložilo, kako se dve količini molekularnega vodika združita z volumnom molekularnega kisika, da dobimo dve količini vode.

Poleg tega je Avogadro predlagal, da mora biti razmerje med gostotami plinov enako kot razmerje med molekulskimi masami teh delcev, če enake količine plinov vsebujejo enako število delcev;.

Očitno je, da delitev d1 med d2 izhaja iz količnika m1 / m2, ker je prostornina, ki jo zasedajo plinaste mase, enaka za obe vrsti in je preklicana:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Avogadrova številka

En mol vsebuje 6.022 x 1023 molekul ali atomov. Ta številka se imenuje Avogadrova številka, čeprav ni bil tisti, ki jo je izračunal. Jean Pierre, Nobelova nagrada leta 1926, je opravila ustrezne meritve in predlagala ime v čast Avogadru.

Avogadrov poskus

Zelo preprosta predstavitev Avogadrovega zakona je, da se ocetno kislino postavi v steklenico in nato doda natrijev bikarbonat, ki zapira steklenico z balonom, ki preprečuje vstop ali izstop plina v steklenici..

Ocetna kislina reagira z natrijevim bikarbonatom in tako povzroči sproščanje CO2. Plin se nabira v balonu in povzroča njegovo inflacijo. Teoretično je volumen, ki ga doseže balon, sorazmeren s številom molekul CO2, predlagal Avogadrov zakon.

Vendar ima ta poskus omejevanje: balon je elastično telo; zato, ko je vaša stena napihnjena zaradi kopičenja CO2, v tem ustvarja silo, ki nasprotuje njeni sprostitvi in ​​poskuša zmanjšati obseg sveta.

Poskusite s komercialnimi zabojniki

Še en ponazoritveni poskus Avogadrovega zakona je predstavljen z uporabo posod za sodo in plastenk.

V primeru pločevinke s sodo se v notranjost vlije natrijev bikarbonat in doda se raztopina citronske kisline. Spojine reagirajo med seboj, pri čemer nastanejo izpusti CO plina2, ki se nabira znotraj pločevinke.

Nato dodamo koncentrirano raztopino natrijevega hidroksida, ki ima funkcijo "sekvestriranja" CO2. Nato se dostop do notranjosti pločevinke hitro zapre z uporabo lepilnega traku.

Po določenem času se ugotovi, da se lahko pogodba, kar kaže, da se je prisotnost CO zmanjšala2. Potem bi lahko mislili, da se zmanjša prostornina pločevinke, ki ustreza zmanjšanju števila molekul CO2, Avogadrov zakon.

V poskusu s steklenico sledimo enakemu postopku, kot pri pločevinki s sodo, in ko dodamo NaOH, usta steklenice zapremo s pokrovom; opazimo tudi krčenje stene steklenice. Posledično se lahko izvede ista analiza kot v primeru sodice.

Primeri

Tri spodnje slike ponazarjajo koncept Avogadrovega zakona, ki se nanaša na obseg, ki ga zasedajo plini, in število reagentskih molekul in produktov..

O2 + 2H2 => 2H2O

Prostornina vodikovega plina je dvojna, vendar zaseda vsebnik enake velikosti kot plinasti kisik.

N2 + 3H2 => 2NH3

N2 + O2 => 2NO

Reference

  1. Bernard Fernandez, dr. (Februar 2009). Dve hipotezi Avogada (1811). [PDF] Vzeto iz: bibnum.education.fr
  2. Nuria Martínez Medina. (5. julij 2012). Avogadro, veliki italijanski znanstvenik devetnajstega stoletja. Vzeto iz: rtve.es
  3. Muñoz R. in Bertomeu Sánchez J.R. (2003) Zgodovina znanosti v učbenikih: hipoteza Avogada, Poučevanje znanosti, 21 (1), 147-161.
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1. februar 2018). Kaj je zakon Avogadro? Vzeto iz: thoughtco.com
  5. Uredniki enciklopedije Britannica. (26. oktober 2016). Avogadrov zakon. Enciklopedija Britannica. Vzeto iz: britannica.com
  6. Yang, S. P. (2002). Gospodinjski izdelki se uporabljajo za zapiranje posode in prikazovanje Avogadrovega zakona. Chem. Vol: 7, strani: 37-39.
  7. Glasstone, S. (1968). Pogodba o fizični kemiji. 2da Edic. Uvodnik Aguilar.