กฎหมาย Avogadro สิ่งที่ประกอบด้วยหน่วยการวัดการทดสอบ Avogadro

กฎหมายของ Avogadro มันตั้งสมมติฐานว่าปริมาตรเท่ากันของก๊าซทั้งหมดที่อุณหภูมิและความดันเท่ากันมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน Amadeo Avogadro นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีเสนอข้อสันนิษฐานสองข้อในปี 1811: ครั้งแรกบอกว่าอะตอมของก๊าซธาตุนั้นอยู่ในโมเลกุลแทนที่จะเป็นอะตอมที่แยกจากกัน.

สมมติฐานที่สองบอกว่าปริมาณก๊าซที่เท่ากันที่ความดันคงที่และอุณหภูมิมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน สมมติฐานของ Avogadro ที่เกี่ยวข้องกับจำนวนของโมเลกุลก๊าซไม่ได้รับการยอมรับจนถึงปี 1858 เมื่อนักเคมีชาวอิตาลี Stanislao Cannizaro สร้างระบบเคมีเชิงตรรกะบนพื้นฐานนี้.

ข้อมูลต่อไปนี้สามารถอนุมานได้จากกฎของ Avogadro: สำหรับมวลของก๊าซอุดมคติปริมาตรและปริมาณของโมเลกุลนั้นจะแปรผันตรงถ้าอุณหภูมิและความดันคงที่ นี่ก็หมายความว่าปริมาณโมลาร์ของก๊าซที่ทำหน้าที่ในอุดมคตินั้นเหมือนกันสำหรับทุกคน.

ตัวอย่างเช่นเมื่อได้รับลูกโป่งจำนวนหนึ่งซึ่งมีป้ายกำกับ A ถึง Z พวกเขาจะถูกเติมเต็มจนกว่าจะพองตัวในปริมาตร 5 ลิตร จดหมายแต่ละฉบับสอดคล้องกับสายพันธุ์ก๊าซที่แตกต่างกัน นั่นคือโมเลกุลของมันมีลักษณะของตัวเอง กฎของ Avogadro ยืนยันว่าลูกโป่งทั้งหมดอยู่ในปริมาณที่เท่ากัน.

หากตอนนี้ลูกโป่งพองตัวสูงถึง 10 ลิตรตามสมมติฐานของ Avogadro จะถูกนำมาใช้เป็นจำนวนสองเท่าของโมลแก๊สเริ่มต้น.

ดัชนี

• 1 มันประกอบด้วยอะไรและหน่วยของการวัด
  • 1.1 การลดค่า R เมื่อแสดงเป็น L · atm / K · mol
• 2 รูปแบบปกติของกฎหมายของ Avogadro
• 3 ผลที่ตามมาและความหมาย
• 4 ต้นกำเนิด
  • 4.1 สมมติฐาน Avogadro
  • 4.2 หมายเลข Avogadro
• 5 การทดลอง Avogadro
  • 5.1 การทดลองกับภาชนะบรรจุในเชิงพาณิชย์
• 6 ตัวอย่าง
  • 6.1 O2 + 2H2 => 2H2O
  • 6.2 N2 + 3H2 => 2NH3
  • 6.3 N2 + O2 => 2NO
• 7 อ้างอิง

มันประกอบด้วยอะไรและหน่วยของการวัด

กฎของ Avogadro ระบุว่าสำหรับมวลของก๊าซอุดมคติปริมาตรของก๊าซและจำนวนโมลจะเป็นสัดส่วนโดยตรงหากอุณหภูมิและความดันคงที่ ในทางคณิตศาสตร์มันสามารถแสดงด้วยสมการต่อไปนี้:

V / n = K

V = ปริมาตรของก๊าซมักแสดงเป็นลิตร.

n = ปริมาณของสารที่วัดได้ในโมล.

นอกจากนี้กฎที่เรียกว่ากฎของก๊าซในอุดมคติมีดังต่อไปนี้:

PV = nRT

P = ความดันก๊าซมักจะแสดงออกในชั้นบรรยากาศ (atm), ในหน่วยมิลลิเมตรของปรอท (mmHg) หรือใน Pascal (Pa).

V = ปริมาตรของก๊าซที่แสดงเป็นลิตร (L).

n = จำนวนโมล.

T = อุณหภูมิของก๊าซที่แสดงเป็นองศาเซลเซียสองศาฟาเรนไฮต์หรือเป็นองศาเคลวิน (0 ºCเทียบเท่ากับ 273,15K).

R = ค่าคงที่สากลของก๊าซอุดมคติซึ่งสามารถแสดงได้ในหลาย ๆ หน่วยโดยที่โดดเด่นดังต่อไปนี้: 0.08205 L · atm / K.mol (L · atm K^-1.mol^-1); 8.314 J / K.mol (J.K^-1.mol^-1) (J คือ joule); และ 1,987 cal / Kmol (cal.K^-1.mol^-1) (มะนาวคือแคลอรี่).

การหักค่าของ R เมื่อแสดงเป็น L·ตู้เอทีเอ็ม / K· Mol

ปริมาตรที่ครอบครองโดยหนึ่งโมลของก๊าซที่บรรยากาศของความดันและ 0 ºCเทียบเท่ากับ 273K คือ 22,414 ลิตร.

R = PV / T

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

R = 0.082 L · atm / mol.K

สมการของก๊าซอุดมคติ (PV = nRT) สามารถเขียนได้ดังนี้:

V / n = RT / P

สมมติว่าอุณหภูมิและความดันคงที่เพราะ R เป็นค่าคงที่จากนั้น:

RT / P = K

แล้ว:

V / n = K

นี่เป็นผลมาจากกฎของ Avogadro: การมีอยู่ของความสัมพันธ์คงที่ระหว่างปริมาตรที่ครอบครองโดยอุดมคติของก๊าซและจำนวนโมลของก๊าซนั้นสำหรับอุณหภูมิคงที่และความดัน.

รูปแบบทั่วไปของกฎหมายของ Avogadro

หากคุณมีก๊าซสองชนิดดังนั้นสมการข้างต้นจะเปลี่ยนเป็นสิ่งต่อไปนี้:

V₁/ n₁= V₂/ n₂

การแสดงออกนี้ยังเขียนเป็น:

V₁/ V₂= n₁/ n₂

ด้านบนแสดงความสัมพันธ์ของสัดส่วนที่ระบุ.

ในสมมุติฐานของเขา Avogadro ชี้ให้เห็นว่าก๊าซอุดมคติสองชนิดในปริมาตรเดียวกันและที่อุณหภูมิและความดันเดียวกันมีปริมาณโมเลกุลเท่ากัน.

โดยการขยายสิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับก๊าซจริง ตัวอย่างเช่นปริมาณเท่ากันของ O₂ และไม่มี₂ มันมีโมเลกุลจำนวนเท่ากันเมื่ออยู่ที่อุณหภูมิและความดันเท่ากัน.

ก๊าซจริงแสดงความเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากพฤติกรรมในอุดมคติ อย่างไรก็ตามกฎหมายของ Avogadro นั้นใช้ได้กับก๊าซจริงที่ความดันต่ำและที่อุณหภูมิสูง.

ผลที่ตามมาและความหมาย

ผลที่สำคัญที่สุดของกฎของ Avogadro คือค่าคงที่ R สำหรับก๊าซอุดมคติมีค่าเท่ากันทุกก๊าซ.

R = PV / nT

ดังนั้นหาก R คงที่สำหรับสองก๊าซ:

P₁V₁/ nT₁= P₂V₂/ n₂T₂ = ค่าคงที่

คำต่อท้ายที่ 1 และ 2 เป็นตัวแทนของก๊าซอุดมคติสองชนิด สรุปได้ว่าค่าคงที่ของก๊าซอุดมคติสำหรับ 1 โมลของก๊าซเป็นอิสระจากธรรมชาติของก๊าซ จากนั้นปริมาตรที่ถูกครอบครองโดยปริมาณก๊าซนี้ที่อุณหภูมิและความดันที่กำหนดจะเท่ากันเสมอ.

ผลหนึ่งของการใช้กฎหมายของ Avogadro คือการค้นพบว่า 1 โมลของก๊าซมีปริมาตร 22,414 ลิตรที่ความดัน 1 บรรยากาศและที่อุณหภูมิ 0 ºC (273K).

ผลที่ชัดเจนอีกประการหนึ่งคือ: หากความดันและอุณหภูมิคงที่เมื่อปริมาณของก๊าซเพิ่มขึ้นปริมาตรของมันก็จะเพิ่มขึ้นด้วย.

การเริ่มต้น

ในปี 1811 Avogadro เสนอสมมติฐานของเขาตามทฤษฎีอะตอมของดัลตันและกฎของ Gay-Lussac เกี่ยวกับเวกเตอร์เคลื่อนที่ของโมเลกุล.

Gay-Lussac สรุปในปี 1809 ว่า "ก๊าซไม่ว่าสัดส่วนใดที่สามารถนำมารวมกันได้จะก่อให้เกิดสารประกอบซึ่งองค์ประกอบที่วัดในปริมาตรนั้นจะทวีคูณอยู่เสมอ".

ผู้เขียนคนเดียวกันก็แสดงให้เห็นว่า "การรวมกันของก๊าซเกิดขึ้นตามความสัมพันธ์ที่เรียบง่ายในปริมาณมาก".

Avogadro ตั้งข้อสังเกตว่าปฏิกิริยาทางเคมีของแก๊สเกี่ยวข้องกับสายพันธุ์โมเลกุลของทั้งสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์.

ตามคำกล่าวนี้ความสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จะต้องได้รับการปฏิบัติโดยรวมเนื่องจากการแตกตัวของพันธะก่อนที่จะเกิดปฏิกิริยา (แต่ละอะตอม) ไม่น่าจะเกิดขึ้น อย่างไรก็ตามปริมาณโมลาร์สามารถแสดงด้วยค่าเศษส่วน.

ในส่วนของกฎการรวมกันของปริมาณระบุว่าความสัมพันธ์เชิงตัวเลขระหว่างปริมาณก๊าซนั้นเรียบง่ายและสมบูรณ์ สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างปริมาตรและจำนวนโมเลกุลของสายพันธุ์ก๊าซ.

Avogadro สมมติฐาน

Avogadro เสนอว่าโมเลกุลของก๊าซเป็นไดอะตอมมิก สิ่งนี้อธิบายได้ว่าไฮโดรเจนโมเลกุลสองปริมาตรรวมกับออกซิเจนโมเลกุลเพื่อให้น้ำสองปริมาตร.

นอกจากนี้ Avogadro เสนอว่าหากปริมาณก๊าซเท่ากันมีจำนวนอนุภาคเท่ากันความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นของก๊าซควรจะเท่ากับอัตราส่วนระหว่างมวลโมเลกุลของอนุภาคเหล่านี้.

เห็นได้ชัดว่าการหาร d1 ระหว่าง d2 จะเริ่มต้นความฉลาดทาง m1 / m2 เนื่องจากปริมาตรที่ถูกครอบครองโดยมวลก๊าซนั้นเหมือนกันสำหรับทั้งสองสายพันธุ์และถูกยกเลิก:

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

d1 / d2 = m1 / m2

หมายเลขของ Avogadro

หนึ่งโมลประกอบด้วย 6.022 x 10²³ โมเลกุลหรืออะตอม ตัวเลขนี้เรียกว่าหมายเลขของ Avogadro แม้ว่าเขาจะไม่ใช่คนที่คำนวณ Jean Pierre ผู้ได้รับรางวัลโนเบลปี 1926 ได้ทำการวัดที่สอดคล้องกันและเสนอชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่ Avogadro.

การทดลอง Avogadro

การสาธิตง่ายๆของกฎของ Avogadro คือการวางกรดอะซิติกลงในขวดแก้วแล้วเติมโซเดียมไบคาร์บอเนตปิดปากขวดด้วยบอลลูนที่ป้องกันไม่ให้ก๊าซเข้าหรือออกจากขวด.

กรดอะซิติกทำปฏิกิริยากับโซเดียมไบคาร์บอเนตจึงทำให้เกิดการปลดปล่อย CO₂. ก๊าซที่สะสมอยู่ในบอลลูนทำให้เกิดภาวะเงินเฟ้อ ในทางทฤษฎีปริมาตรที่บอลลูนพุ่งเข้าหานั้นเป็นสัดส่วนกับจำนวนโมเลกุล CO₂, ตามที่กฎหมายของ Avogadro เสนอ.

อย่างไรก็ตามการทดลองนี้มีข้อ จำกัด : บอลลูนเป็นตัวยืดหยุ่น ดังนั้นเมื่อผนังของคุณถูกบิดเบือนด้วยการสะสมของ CO₂, มันก่อให้เกิดพลังที่ต่อต้านการผ่อนคลายและพยายามลดปริมาณของโลก.

ทดลองกับภาชนะบรรจุในเชิงพาณิชย์

การทดลองอีกตัวอย่างของกฎหมายของ Avogadro นั้นถูกนำเสนอด้วยการใช้กระป๋องโซดาและขวดพลาสติก.

ในกรณีของกระป๋องโซดาโซเดียมไบคาร์บอเนตจะถูกเทลงภายในและเติมสารละลายกรดซิตริกแล้ว สารประกอบนี้ทำปฏิกิริยากับกันและกันทำให้เกิดการปล่อยก๊าซ CO₂, ซึ่งสะสมอยู่ภายในกระป๋อง.

จากนั้นจึงเพิ่มสารละลายเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ซึ่งมีฟังก์ชั่นของ₂. จากนั้นการเข้าถึงภายในของกระป๋องจะถูกปิดอย่างรวดเร็วด้วยการใช้เทปกาว.

หลังจากระยะเวลาหนึ่งจะสังเกตได้ว่ากระป๋องทำสัญญาซึ่งบ่งชี้ว่าการมีอยู่ของ CO ลดลง₂. จากนั้นอาจคิดได้ว่ามีปริมาตรของกระป๋องลดลงซึ่งสอดคล้องกับการลดลงของจำนวน CO โมเลกุล₂, ตามกฎหมายของ Avogadro.

ในการทดลองกับขวดจะทำตามขั้นตอนเดียวกันเช่นเดียวกับกระป๋องโซดาและเมื่อเพิ่ม NaOH ปากขวดจะถูกปิดด้วยฝา นอกจากนี้ยังมีการหดตัวของผนังขวด เป็นผลให้การวิเคราะห์เดียวกันสามารถดำเนินการเช่นเดียวกับในกรณีของโซดาสามารถ.

ตัวอย่าง

รูปล่างทั้งสามแสดงให้เห็นถึงแนวคิดของกฎหมายของ Avogadro ซึ่งเกี่ยวข้องกับปริมาตรที่ครอบครองโดยแก๊สและจำนวนของรีเอเจนต์โมเลกุลและผลิตภัณฑ์.

O₂ + 2H₂ => 2H₂O

ปริมาตรของก๊าซไฮโดรเจนเป็นสองเท่า แต่มันครอบครองภาชนะขนาดเท่ากันกับก๊าซออกซิเจน.

ยังไม่มีข้อความ₂ + 3H₂ => 2NH₃

ยังไม่มีข้อความ₂ + O₂ => 2NO

การอ้างอิง

1. เบอร์นาร์ดเฟอร์นันเดซปริญญาเอก (กุมภาพันธ์ 2552) สมมติฐานสองข้อของอโวกาโดร (1811) [PDF] นำมาจาก: bibnum.education.fr
2. Nuria Martínez Medina (5 กรกฎาคม 2555) Avogadro นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีผู้ยิ่งใหญ่แห่งศตวรรษที่สิบเก้า นำมาจาก: rtve.es
3. Muñoz R. and Bertomeu Sánchez J.R. (2003) ประวัติความเป็นมาของวิทยาศาสตร์ในตำราเรียน: (s) สมมติฐานของ Avogadro, การสอนวิทยาศาสตร์, 21 (1), 147-161.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1 กุมภาพันธ์ 2018) กฎหมายของ Avogadro คืออะไร? นำมาจาก: thoughtco.com
5. บรรณาธิการสารานุกรมบริแทนนิกา (26 ตุลาคม 2559) กฎหมายของ Avogadro สารานุกรมบริแทนนิกา นำมาจาก: britannica.com
6. Yang, S. P. (2002) ผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนที่ใช้ในการปิดตู้คอนเทนเนอร์และแสดงให้เห็นถึงกฎหมายของ Avogadro Chem. การศึกษา อัตรา: 7, หน้า: 37-39.
7. Glasstone, S. (1968) สนธิสัญญาเคมีเชิงฟิสิกส์. 2^ดา Edic บรรณาธิการอากีลาร์.