Avogadro práva Čo sa skladá z jednotiek merania, Avogadro Experiment



Avogadrov zákon Predpokladá, že rovnaký objem všetkých plynov, pri rovnakej teplote a tlaku, má rovnaký počet molekúl. Amadeo Avogadro, taliansky fyzik, navrhol v roku 1811 dve hypotézy: prvá hovorí, že atómy elementárnych plynov sú spolu v molekulách namiesto existujúcich ako samostatné atómy, ako povedal John Dalton..

Druhá hypotéza hovorí, že rovnaké množstvá plynov pri konštantnom tlaku a teplote majú rovnaký počet molekúl. Avogadro hypotéza týkajúca sa počtu molekúl plynu nebola prijatá až do roku 1858, keď taliansky chemik Stanislao Cannizaro vybudoval logický chemický systém založený na tomto modeli..

Z Avogadrovho zákona je možné odvodiť nasledovné: pre danú hmotnosť ideálneho plynu je jeho objem a množstvo molekúl priamo úmerné, ak sú teplota a tlak konštantné. To tiež znamená, že molárny objem plynov, ktoré sa správajú ideálne, je rovnaký pre všetkých.

Napríklad, vzhľadom na počet balónov, označených A až Z, sú všetky naplnené, kým nie sú nahustené na objem 5 litrov. Každé písmeno zodpovedá rôznym plynným druhom; to znamená, že jeho molekuly majú svoje vlastné charakteristiky. Zákon Avogadro potvrdzuje, že všetky balóny majú rovnaké množstvo molekúl.

Ak sú teraz balóny nafúknuté na 10 litrov, podľa hypotézy Avogadro bude zavedený dvojnásobok počiatočných plynových mol..

index

  • 1 Čo sa skladá z jednotiek merania
    • 1.1 Odpočítanie hodnoty R vyjadrené v L · atm / K · mol
  • 2 Obvyklá forma Avogadrovho zákona
  • 3 Dôsledky a dôsledky
  • 4 Pôvody
    • 4.1 Hypotéza Avogadro
    • 4.2 Avogadro číslo
  • 5 Avogadro experiment
    • 5.1 Experimentujte s komerčnými kontajnermi
  • 6 Príklady
    • 6,1 O2 + 2H2 => 2H20
    • 6,2 N2 + 3H2 => 2NH3
    • 6,3 N2 + O2 => 2NO
  • 7 Referencie

Čo sa skladá z jednotiek merania

Avogadrov zákon stanovuje, že pre množstvo ideálneho plynu je objem plynu a počet mólov priamo úmerný, ak sú teplota a tlak konštantné. Matematicky sa dá vyjadriť nasledujúcou rovnicou:

V / n = K

V = objem plynu, zvyčajne vyjadrený v litroch.

n = množstvo látky merané v móloch.

Takzvaný zákon ideálnych plynov má tiež:

PV = nRT

P = tlak plynu sa zvyčajne vyjadruje v atmosfére (atm), v mm ortuťového stĺpca (mmHg) alebo v Pascale (Pa).

V = objem plynu vyjadrený v litroch (L).

n = počet mólov.

T = teplota plynu vyjadrená v stupňoch Celzia, stupňoch Fahrenheita alebo v stupňoch Kelvina (0 ° C zodpovedá 273,15 K).

R = univerzálna konštanta ideálnych plynov, ktorá môže byť vyjadrená v niekoľkých jednotkách, medzi ktorými je nasledovné: 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); a 1,987 cal / Kmol (cal.K-1.mol-1) (vápno je kalórie).

Odpočet hodnoty R, keď je vyjadrený v L· Atm / KMol

Objem zaberaný jedným mólom plynu v atmosfére s tlakom a 0 ºC ekvivalentnej 273 K je 22 414 litrov..

R = PV / T

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

R = 0,082 L · atm / mol.K

Rovnicu ideálnych plynov (PV = nRT) možno zapísať takto:

V / n = RT / P

Za predpokladu, že teplota a tlak sú konštantné, pretože R je konštanta, potom:

RT / P = K

potom:

V / n = K

Toto je dôsledok Avogadrovho zákona: existencia konštantného vzťahu medzi objemom zaberaným ideálnym plynom a počtom mólov tohto plynu pre konštantnú teplotu a tlak.

Typická forma Avogadrovho zákona

Ak máte dva plyny, potom sa vyššie uvedená rovnica premení na nasledujúce:

V1/ n1= V2/ n2

Tento výraz je tiež napísaný ako:

V1/ V2= n1/ n2

Vyššie uvedené ukazuje vzťah indikácie proporcionality.

Vo svojej hypotéze Avogadro poukázal na to, že dva ideálne plyny v rovnakom objeme a pri rovnakej teplote a tlaku obsahujú rovnaké množstvo molekúl..

To isté sa deje s reálnymi plynmi; napríklad rovnaký objem O2 a N2 Obsahuje rovnaký počet molekúl, keď má rovnakú teplotu a tlak.

Reálne plyny vykazujú malé odchýlky od ideálneho správania. Avogadrov zákon však platí približne pre skutočné plyny pri dostatočne nízkom tlaku a pri vysokých teplotách.

Dôsledky a dôsledky

Najdôležitejším dôsledkom Avogadrovho zákona je, že konštanta R pre ideálne plyny má rovnakú hodnotu pre všetky plyny.

R = PV / nT

Ak je teda R konštantná pre dva plyny:

P1V1/ nT1= P2V2/ n2T2 = konštantná

Prípony 1 a 2 predstavujú dva rôzne ideálne plyny. Záver je taký, že konštanta ideálnych plynov pre 1 mól plynu je nezávislá od povahy plynu. Potom bude objem zaberaný týmto množstvom plynu pri danej teplote a tlaku vždy rovnaký.

Jedným z dôsledkov aplikácie Avogadrovho zákona je zistenie, že 1 mól plynu zaberá objem 22 414 litrov pri tlaku 1 atmosféry a teplote 0 ° C (273 K)..

Ďalším zrejmým dôsledkom je: ak je tlak a teplota konštantná, keď sa množstvo plynu zvyšuje, jeho objem sa tiež zvýši.

začiatok

V roku 1811 Avogadro prezentoval svoju hypotézu na základe Daltonovej atómovej teórie a Gay-Lussacovho zákona o pohybových vektoroch molekúl.

Gay-Lussac v roku 1809 dospel k záveru, že „plyny, bez ohľadu na ich podiely, v ktorých sa dajú kombinovať, vždy vedú k zlúčeninám, ktorých prvky namerané v objeme sú vždy násobky iného“.

Ten istý autor tiež ukázal, že "kombinácie plynov vždy prebiehajú podľa veľmi jednoduchých vzťahov v objeme".

Avogadro poznamenal, že chemické reakcie v plynnej fáze zahŕňajú molekulárne druhy reaktantov a produktu.

Podľa tohto tvrdenia musí byť vzťah medzi molekulami reaktantov a produktmi považovaný za celé číslo, pretože existencia rozbitia väzieb pred reakciou (jednotlivé atómy) nie je pravdepodobná. Mólové množstvá však môžu byť vyjadrené zlomkovými hodnotami.

Zákon o kombinovaných objemoch uvádza, že číselný vzťah medzi plynnými objemami je tiež jednoduchý a úplný. To vedie k priamej asociácii medzi objemom a počtom molekúl plynných druhov.

Hypotéza Avogadro

Avogadro navrhol, aby molekuly plynov boli diatomické. To vysvetľuje, ako sa dva objemy molekulárneho vodíka kombinujú s objemom molekulárneho kyslíka za vzniku dvoch objemov vody.

Okrem toho Avogadro navrhol, že ak rovnaké objemy plynov obsahujú rovnaký počet častíc, vzťah medzi hustotami plynov by sa mal rovnať pomeru medzi molekulovou hmotnosťou týchto častíc..

Je zrejmé, že delenie d1 medzi d2 vzniká kvocientom m1 / m2, pretože objem zaberaný plynnými hmotami je rovnaký pre obidva druhy a je zrušený:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Avogadrovo číslo

Jeden mol obsahuje 6,022 x 1023 molekuly alebo atómy. Toto číslo sa nazýva Avogadrovo číslo, hoci to nebol ten, kto ho vypočítal. Jean Pierre, Nobelova cena z roku 1926, urobil zodpovedajúce merania a navrhol meno na počesť Avogadro.

Avogadro experiment

Veľmi jednoduchou ukážkou Avogadrovho zákona je umiestniť kyselinu octovú do sklenenej fľaše a potom pridať hydrogenuhličitan sodný, uzavrieť ústa fľaše balónikom, ktorý zabraňuje vstupu alebo výstupu plynu vo fľaši..

Kyselina octová reaguje s hydrogenuhličitanom sodným, čím sa uvoľňuje CO2. Plyn sa hromadí v balóne, čo spôsobuje jeho nafukovanie. Teoreticky je objem dosiahnutý balónom úmerný počtu molekúl CO2, ako to navrhuje Avogadrov zákon.

Tento experiment však má obmedzenie: balónik je elastické telo; preto, keď je vaša stena rozptýlená akumuláciou CO2, vytvára v ňom silu, ktorá je proti jeho uvoľneniu a snaží sa znížiť objem zemegule.

Experimentujte s komerčnými kontajnermi

Ďalší ilustratívny experiment Avogadrovho zákona je prezentovaný s použitím plechoviek s obsahom sódy a plastových fliaš.

V prípade plechoviek sódy sa do vnútra naleje hydrogenuhličitan sodný a potom sa pridá roztok kyseliny citrónovej. Zlúčeniny reagujú navzájom, čím dochádza k uvoľňovaniu CO plynu2, ktorý sa hromadí vo vnútri plechovky.

Potom sa pridá koncentrovaný roztok hydroxidu sodného, ​​ktorý má funkciu "sekvestrácie" CO2. Potom sa prístup do vnútra plechovky rýchlo uzavrie pomocou lepiacej pásky.

Po určitom čase sa zistilo, že plechovka sa uzatvára, čo naznačuje, že sa znížila prítomnosť CO2. Potom by sa mohlo predpokladať, že dochádza k poklesu objemu plechovky, ktorý zodpovedá poklesu počtu molekúl CO2, podľa Avogadrovho zákona.

V experimente s fľašou sa postupuje rovnako ako pri plechovke sódy a pri pridávaní NaOH sa ústa fľaše uzatvoria vekom; pozoruje sa aj kontrakcia steny fľaše. V dôsledku toho môže byť vykonaná rovnaká analýza ako v prípade sódy.

Príklady

Tri nižšie obrázky ilustrujú koncept Avogadrovho zákona, ktorý sa týka objemu, ktorý zaberajú plyny, a počtu molekúl činidiel a produktov..

O2 + 2H2 => 2H2O

Objem plynného vodíka je dvojnásobný, ale zaberá nádobu rovnakej veľkosti ako plynný kyslík.

N2 + 3H2 => 2NH3

N2 + O2 => 2NO

referencie

  1. Bernard Fernandez, PhD. (Február 2009). Dve hypotézy Avogadro (1811). [PDF]. Prevzaté z: bibnum.education.fr
  2. Nuria Martínez Medina. (5. júla 2012). Avogadro, veľký taliansky vedec devätnásteho storočia. Prevzaté z: rtve.es
  3. Muñoz R. a Bertomeu Sánchez J.R. (2003) História vedy v učebniciach: hypotéza Avogadro, Vyučovanie vedy, 21 (1), 147-161.
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1. februára 2018). Čo je Avogadrov zákon? Prevzaté z: thoughtco.com
  5. Redakcia Encyclopaedia Britannica. (26. október 2016). Avogadrov zákon. Encyclopædia Britannica. Prevzaté z: britannica.com
  6. Yang, S. P. (2002). Domáce spotrebiče používané na uzavretie kontajnerov a demonštrovanie Avogadro zákona. Chem. Zväzok 7, strany: 37-39.
  7. Glasstone, S. (1968). Zmluva o fyzikálnej chémii. 2da Edícií. Redakcia Aguilar.