Legea lui Avogadro postulează că un volum egal al tuturor gazelor, la aceeași temperatură și presiune, are același număr de molecule. Amadeo Avogadro, fizician italian, a propus două ipoteze în 1811: primul spune că atomii gazelor elementare sunt împreună în molecule în loc să existe ca atomi separați, așa cum spunea John Dalton..
A doua ipoteză spune că volume egale de gaze la presiune și temperatură constante au același număr de molecule. Ipoteza lui Avogadro legată de numărul de molecule din gaze nu a fost acceptată până în 1858, când chimistul italian Stanislao Cannizaro a construit un sistem logic de chimie bazat pe acest.
Din legea lui Avogadro se pot deduce următoarele: pentru o masă dată a unui gaz ideal, volumul său și numărul de molecule sunt direct proporționale dacă temperatura și presiunea sunt constante. Acest lucru implică, de asemenea, 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 specii gazoase diferite; adică moleculele sale au propriile lor caracteristici. Legea lui Avogadro afirmă că toate baloanele găzduiesc același număr de molecule.
Dacă baloanele sunt acum umflate la 10 litri, conform ipotezelor lui Avogadro, va fi introdus dublul numărului de alunițe gazoase inițiale.
Indice articol
Legea lui Avogadro afirmă că, pentru o masă a unui gaz ideal, volumul gazului și numărul de moli sunt direct proporționale dacă temperatura și presiunea sunt constante. Matematic poate fi exprimat cu următoarea ecuație:
V / n = K
V = volumul gazului, exprimat în general în litri.
n = cantitatea de substanță măsurată în moli.
De asemenea, din așa-numita lege a gazelor ideale avem 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 alunițe.
T = temperatura gazului exprimată în grade Celsius, grade Fahrenheit sau grade Kelvin (0 ° C este egal cu 273,15 K).
R = constanta universală a gazelor ideale, care poate fi exprimată în diferite unități, dintre care se remarcă următoarele: 0,08205 L atm / K. mol (L atm K-1.cârtiță-1); 8,314 J / K. mol (J.K-1.cârtiță-1) (J este joule); și 1.987 cal / Kmol (cal.K-1.cârtiță-1) (cal este calorii).
Volumul pe care un mol al unui gaz îl ocupă la o atmosferă de presiune și 0 ° C echivalent cu 273K este de 22,414 litri.
R = PV / T
R = 1 atm x 22.414 (L / mol) / (273 ºK)
R = 0,082 L atm / mol.K
Ecuația gazului ideal (PV = nRT) poate fi scrisă după cum urmează:
V / n = RT / P
Dacă se presupune că temperatura și presiunea sunt constante, deoarece R este o constantă, atunci:
RT / P = K
Mai tarziu:
V / n = K
Aceasta este o consecință a legii lui Avogadro: existența unei relații constante între volumul pe care îl ocupă un gaz ideal și numărul de moli ai gazului respectiv, pentru o temperatură și o presiune constante..
Dacă aveți două gaze, atunci ecuația de mai sus devine următoarea:
V1/ n1= VDouă/ nDouă
Această expresie este, de asemenea, scrisă ca:
V1/ VDouă= n1/ nDouă
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 același număr de molecule.
Prin extensie, același lucru este valabil și pentru gazele reale; de exemplu, un volum egal de ODouă si nDouă conține același număr de molecule atunci când se află 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 mică și la temperaturi ridicate.
Cea mai semnificativă consecință a legii lui Avogadro este că R constantă pentru gazele ideale are aceeași valoare pentru toate gazele.
R = PV / nT
Deci, dacă R este constant pentru două gaze:
P1V1/ nT1= PDouăVDouă/ nDouăTDouă = constant
Sufixele 1 și 2 reprezintă două gaze ideale diferite. Concluzia este că constanta ideală a gazului 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 lui Avogadro este constatarea că 1 mol de gaz ocupă un volum de 22.414 litri la o presiune de 1 atmosferă și la o temperatură de 0 ° C (273K).
O altă consecință evidentă este următoarea: dacă presiunea și temperatura sunt constante, atunci când cantitatea de gaz este crescută, volumul său va crește, de asemenea..
În 1811 Avogadro și-a prezentat ipoteza pe baza teoriei atomice a lui Dalton și a legii lui Gay-Lussac asupra vectorilor de mișcare a moleculelor..
Gay-Lussac a concluzionat în 1809 că „gazele, în orice proporție pot fi combinate, dau întotdeauna naștere unor compuși ale căror elemente măsurate în volum sunt întotdeauna multiple ale altora”.
Același autor a mai arătat că „combinațiile de gaze au loc întotdeauna în funcție de relații de volum foarte simple”.
Avogadro a subliniat că reacțiile chimice în faza gazoasă implică specii moleculare atât de reactanți, cât și de produse.
Conform acestei afirmații, relația dintre reactant și moleculele produsului trebuie să fie un număr întreg, deoarece existența ruperii legăturii înainte de reacție (atomi individuali) nu este probabilă. Cu toate acestea, cantitățile molare pot fi exprimate cu valori fracționare.
La rândul său, legea volumelor combinate indică faptul că relația numerică dintre volumele gazoase este, de asemenea, simplă și întreagă. Acest lucru are ca rezultat o asociere directă între volume și numărul de molecule ale speciilor gazoase..
Avogadro a propus că moleculele de gaz erau diatomice. Acest lucru a explicat modul în care două volume de hidrogen molecular se combină cu un volum de oxigen molecular pentru a da două volume de apă..
Mai mult, Avogadro a propus că, dacă volume 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 d1 la d2 dă naștere la coeficientul m1 / m2, deoarece volumul ocupat de masele gazoase este același pentru ambele specii și este anulat:
d1 / d2 = (m1 / V) / (m2 / V)
d1 / d2 = m1 / m2
Un alunit conține 6,022 x 102. 3 molecule sau atomi. Această cifră se numește numărul lui Avogadro, deși nu el a fost cel care a calculat-o. Jean Pierre, laureat al Premiului Nobel din 1926, a făcut măsurătorile corespunzătoare și a sugerat numele în cinstea lui Avogadro.
O demonstrație foarte simplă a legii lui Avogadro constă în plasarea acidului acetic într-o sticlă de sticlă și apoi adăugarea de bicarbonat de sodiu, închiderea gurii sticlei cu un balon care împiedică intrarea sau ieșirea unui gaz din interiorul sticlei..
Acidul acetic reacționează cu bicarbonatul de sodiu, eliberând astfel CODouă. Gazul se acumulează în balon provocând umflarea acestuia. Teoretic, volumul atins de balon este proporțional cu numărul de molecule de CODouă, conform prevederilor legii lui Avogadro.
Cu toate acestea, acest experiment are o limitare: balonul este un corp elastic; prin urmare, pe măsură ce peretele său se întinde datorită acumulării de CODouă, în aceasta se generează o forță care se opune distensiei sale și încearcă să reducă volumul balonului.
Un alt experiment ilustrativ al legii lui Avogadro este prezentat cu utilizarea de cutii de sodă și sticle de plastic..
În cazul conservelor de sodiu, se toarnă bicarbonat de sodiu în el și apoi se adaugă o soluție de acid citric. Compușii reacționează între ei producând eliberarea de gaz CODouă, care se acumulează în interiorul cutiei.
Ulterior, se adaugă o soluție concentrată de hidroxid de sodiu, care are funcția de „sechestrare” a CO.Două. Accesul în interiorul cutiei este apoi rapid închis utilizând bandă de mascare.
După un anumit timp, se observă că conserva se contractă, indicând faptul că prezența CO a scăzut.Două. Apoi, s-ar putea crede că există o scădere a volumului cutiei care corespunde unei scăderi a numărului de molecule de CO.Două, conform legii lui Avogadro.
În experimentul cu sticla, se urmărește aceeași procedură ca și în cutia de sodă, iar când se adaugă NaOH, gura sticlei este închisă cu capacul; în mod similar, se observă o contracție a peretelui sticlei. Ca urmare, se poate efectua aceeași analiză ca și în cazul cutiei de sodă..
Cele trei imagini de mai jos ilustrează conceptul legii lui Avogadro, care raportează volumul pe care îl ocupă gazele și numărul de molecule de reactanți și produse..
Volumul de hidrogen gazos este dublu, dar ocupă un recipient de aceeași dimensiune ca și cel al oxigenului gazos.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.