AVOGADROS LAG: MÄTENHETER OCH EXPERIMENT - KEMI - 2025

Den lag Avogadros postulerade att en lika stor volym av alla gaser, vid den samma temperatur och tryck, har samma antal molekyler. Amadeo Avogadro, en italiensk fysiker, föreslog två hypoteser 1811: den första säger att atomerna i elementära gaser är tillsammans i molekyler istället för att existera som separata atomer, som John Dalton sa.

Den andra hypotesen säger att lika stora volymer av gaser vid konstant tryck och temperatur har samma antal molekyler. Avogadros hypotes relaterad till antalet molekyler i gaser accepterades inte förrän 1858, då den italienska kemisten Stanislao Cannizaro byggde ett logiskt kemi-system baserat på det.

Följande kan härledas från Avogadros lag: för en given massa av en ideal gas är dess volym och antalet molekyler direkt proportionella om temperaturen och trycket är konstant. Detta innebär också att molvolymen för de idealiskt beteende gaserna är densamma för alla.

Till exempel, med tanke på ett antal ballonger, märkta A till och med, fylls de alla tills de blåses upp till en volym av 5 liter. Varje bokstav motsvarar en annan gasformig art; det vill säga dess molekyler har sina egna egenskaper. Avogadros lag säger att alla ballonger har samma antal molekyler.

Om ballongerna nu blåses upp till 10 liter, enligt Avogadros hypoteser, kommer dubbelt så många initiala gasformiga mol att ha införts.

Vad den består av och mätenheter

Avogadros lag säger att för en massa av en ideal gas är gasens volym och antalet mol direkt proportionella om temperaturen och trycket är konstant. Matematiskt kan det uttryckas med följande ekvation:

V / n = K

V = gasens volym, vanligtvis uttryckt i liter.

n = mängden ämne uppmätt i mol.

Från den så kallade ideal gaslagen har vi också följande:

PV = nRT

P = gastryck uttrycks vanligtvis i atmosfärer (atm), i mm kvicksilver (mmHg) eller i Pascal (Pa).

V = gasens volym uttryckt i liter (L).

n = antal mol.

T = temperaturen på gasen uttryckt i grader Celsius, grader Fahrenheit eller grader Kelvin (0 ºC är lika med 273,15K).

R = den universella konstanten för ideala gaser, som kan uttryckas i olika enheter, bland vilka följande sticker ut: 0,08205 L · atm / K.mol (L · atm K ^-1. Mol ^-1 ); 8,314 J / K. mol (JK ^-1 .mol ^-1 ) (J är joule); och 1,987 kal / kmol (kal K ^-1 mol ^-1 ) (kal är kalorier).

Avdrag för värdet på R när det uttrycks i L

Volymen som en mol av en gas upptar i en atmosfär av tryck och 0 ºC motsvarande 273K är 22.414 liter.

R = PV / T

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

R = 0,082 L atm / mol.K

Den ideala gasekvationen (PV = nRT) kan skrivas på följande sätt:

V / n = RT / P

Om temperaturen och trycket antas vara konstant, eftersom R är en konstant, då:

RT / P = K

Sedan:

V / n = K

Detta är en följd av Avogadros lag: förekomsten av ett konstant förhållande mellan den volym som en ideal gas upptar och antalet mol av den gasen för konstant temperatur och tryck.

Vanlig form av Avogadros lag

Om du har två gaser blir den föregående ekvationen följande:

V ₁ / n ₁ = V ₂ / n ₂

Detta uttryck är också skrivet som:

V ₁ / V ₂ = n ₁ / n ₂

Ovanstående visar det angivna proportionalitetsförhållandet.

I sin hypotes påpekade Avogadro att två ideala gaser i samma volym och vid samma temperatur och tryck innehåller samma antal molekyler.

Som förlängning gäller det samma för verkliga gaser; till exempel, en lika volym av O ₂ och N ₂ innehåller samma antal molekyler när den är vid samma temperatur och tryck.

Verkliga gaser visar små avvikelser från idealiskt beteende. Avogadros lag är dock ungefär giltig för verkliga gaser vid tillräckligt lågt tryck och vid höga temperaturer.

Konsekvenser och konsekvenser

Den mest betydande konsekvensen av Avogadros lag är att konstanten R för idealiska gaser har samma värde för alla gaser.

R = PV / nT

Så om R är konstant för två gaser:

P ₁ V ₁ / nT ₁ = P ₂ V ₂ / n ₂ T ₂ = konstant

Suffix 1 och 2 representerar två olika ideala gaser. Slutsatsen är att den ideala gaskonstanten för 1 mol gas är oberoende av gasens natur. Då kommer volymen som upptas av denna mängd gas vid en given temperatur och tryck alltid att vara densamma.

En följd av tillämpningen av Avogadros lag är upptäckten att 1 mol av en gas upptar en volym av 22,414 liter vid ett tryck på 1 atmosfär och vid en temperatur av 0 ºC (273K).

En annan uppenbar konsekvens är följande: om trycket och temperaturen är konstant, kommer gasmängden att öka även när mängden gas ökar.

ursprung

1811 framförde Avogadro sin hypotes baserad på Daltons atomteori och Gay-Lussacs lag om molekylers rörelsevektorer.

Gay-Lussac kom fram till 1809 att "gaser, oavsett proportioner de kan kombineras, alltid ger upphov till föreningar vars element uppmätta i volym alltid är multiplar av en annan".

Samma författare visade också att "kombinationerna av gaser sker alltid enligt mycket enkla förhållanden i volym."

Avogadro noterade att kemiska reaktioner i gasfas involverar molekylära arter av både reaktanter och produkt.

Enligt detta uttalande måste förhållandet mellan reaktanten och produktmolekylerna vara ett heltal, eftersom förekomsten av bindningsbrott före reaktionen (enskilda atomer) inte är troligt. Molära mängder kan emellertid uttryckas som fraktionsvärden.

För sin del indikerar lagen om kombinationsvolymer att det numeriska förhållandet mellan gasvolymerna också är enkelt och heltal. Detta resulterar i en direkt koppling mellan volymerna och antalet molekyler i gasformen.

Avogadro-hypotes

Avogadro föreslog att gasmolekyler var diatomiska. Detta förklarade hur två volymer molekylärt väte kombineras med en volym molekylärt syre för att ge två volymer vatten.

Vidare föreslog Avogadro att om lika stora volymer av gaser innehöll lika antal partiklar, skulle förhållandet mellan densiteterna för gaserna vara lika med förhållandet mellan molekylmassorna hos dessa partiklar.

Uppenbarligen ger uppdelning av d1 med d2 kvoten m1 / m2, eftersom volymen som upptas av gasmassorna är densamma för båda arterna och den avbryter:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Avogadros nummer

En mol innehåller 6,022 x 10 ²³ molekyler eller atomer. Denna siffra kallas Avogadros nummer, även om han inte var den som beräknade det. Jean Pierre, Nobelprisvinnaren 1926, gjorde motsvarande mätningar och föreslog namnet för att hedra Avogadro.

Avogadros experiment

En mycket enkel demonstration av Avogadros lag består av att placera ättiksyra i en glasflaska och sedan lägga till natriumbikarbonat, stänga flaskans mun med en ballong som förhindrar inträde eller utlopp av en gas inuti flaskan .

Ättiksyra reagerar med natriumbikarbonat och frisätter därmed CO ₂ . Gasen samlas i ballongen och orsakar dess inflation. Teoretiskt sett är den volym som nås av ballongen proportionell mot antalet CO ₂ -molekyler , såsom anges i Avogadros lag.

Men detta experiment har en begränsning: ballongen är en elastisk kropp; därför, då dess vägg sträcker sig på grund av ansamlingen av CO ₂ , alstras en kraft i den som motsätter sig dess sträckning och försöker minska ballongens volym.

Experimentera med kommersiella containrar

Ett annat illustrativt experiment av Avogadros lag presenteras med användning av läskburkar och plastflaskor.

När det gäller sodavatten hälls natriumbikarbonat i den och sedan tillsättes en citronsyralösning. Föreningarna reagerar med varandra och producerar utsläpp av CO ₂ -gas , som ackumuleras inuti burk.

Därefter är en koncentrerad natriumhydroxidlösning tillsattes, vilket har funktionen att "sekvestrerande" CO ₂ . Tillträde till burkens inre stängs sedan snabbt med maskeringstejp.

Efter en viss tid observeras att burkarna drar sig samman, vilket indikerar att närvaron av CO ₂ har minskat . Sedan skulle man kunna tänka att det finns en minskning i volymen på burk som motsvarar en minskning av antalet CO ₂ -molekyler , enligt Avogadros lag.

I experimentet med flaskan följs samma procedur som med sodavatten, och när NaOH tillsätts stängs flaskans mun med locket; likaså observeras en sammandragning av flaskans vägg. Som ett resultat kan samma analys som när det gäller läsk kan utföras.

exempel

De tre bilderna nedan illustrerar begreppet Avogadros lag, som avser volymen som gaserna upptar och antalet molekyler av reaktanter och produkter.

ELLER

Volymen vätgas är dubbel, men den upptar en behållare i samma storlek som gasformigt syre.

N

N

referenser

1. Bernard Fernandez, PhD. (Februari 2009). Två hypoteser om Avogadro (1811). . Hämtad från: bibnum.education.fr
2. Nuria Martínez Medina. (5 juli 2012). Avogadro, den stora italienska forskaren på 1800-talet. Hämtad från: rtve.es
3. Muñoz R. och Bertomeu Sánchez JR (2003) Vetenskapens historia i läroböcker: Avogadros hypotes, Enseñanza de las Ciencias, 21 (1), 147-161.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1 februari 2018). Vad är Avogadros lag? Hämtad från: thoughtco.com
5. Redaktörerna för Encyclopaedia Britannica. (2016, 26 oktober). Avogadros lag. Encyclopædia Britannica. Hämtad från: britannica.com
6. Yang, SP (2002). Hushållsprodukter används för att kollapsa nära containrar och demonstrera Avogadros lag. Chem. Pedagog. Vol: 7, sidor: 37-39.
7. Glasstone, S. (1968). Avhandling om fysikalisk kemi. 2 ^ger Exp. Redaktionell Aguilar.