Avogadro zákon Co se skládá z jednotek měření, Avogadro Experiment

Avogadrovo právo Předpokládá, že stejný objem všech plynů při stejné teplotě a tlaku má stejný počet molekul. Amadeo Avogadro, italský fyzik, navrhl v roce 1811 dvě hypotézy: první říká, že atomy elementárních plynů jsou spolu v molekulách namísto existujících samostatných atomů, jak řekl John Dalton..

Druhá hypotéza říká, že stejné objemy plynů při konstantním tlaku a teplotě mají stejný počet molekul. Avogadro je hypotéza příbuzná množství molekul plynu nebyla přijímaná dokud ne 1858, když italský chemik Stanislao Cannizaro stavěl logický chemický systém založený na tomto \ t.

Z Avogadroova zákona lze odvodit následující: pro danou hmotnost ideálního plynu je jeho objem a množství molekul přímo úměrné, jsou-li teplota a tlak konstantní. To také znamená, že molární objem plynů, které se chovají ideálně, je stejný pro všechny.

Například, vzhledem k počtu balónků, označených A až Z, jsou všechny naplněny, dokud nejsou nafouknuty na objem 5 litrů. Každé písmeno odpovídá jinému plynnému druhu; to znamená, že jeho molekuly mají své vlastní charakteristiky. Zákon Avogadro potvrzuje, že všechny balóny mají stejné množství molekul.

Pokud jsou nyní balóny nafouknuty na 10 litrů, podle hypotézy Avogadro bude zavedeno dvojnásobné množství počátečních plynových molů..

Index

• 1 Co se skládá z jednotek měření
  • 1.1 Odpočet hodnoty R při vyjádření v L · atm / K · mol
• 2 Obvyklá forma Avogadroova zákona
• 3 Důsledky a důsledky
• 4 Původy
  • 4.1 Hypotéza Avogadro
  • 4.2 Avogadro číslo
• 5 Avogadro experiment
  • 5.1 Experimentujte s komerčními kontejnery
• 6 Příklady
  • 6,1 O2 + 2H2 => 2H20
  • 6,2 N2 + 3H2 => 2NH3
  • 6,3 N2 + O2 => 2NO
• 7 Odkazy

Co se skládá z jednotek měření

Avogadroův zákon uvádí, že pro množství ideálního plynu je objem plynu a počet molů přímo úměrný, pokud jsou teplota a tlak konstantní. Matematicky lze vyjádřit následující rovnicí:

V / n = K

V = objem plynu, obvykle vyjádřený v litrech.

n = množství látky měřené v molech.

Také tzv. Zákon ideálních plynů má následující:

PV = nRT

P = tlak plynu se obvykle vyjadřuje v atmosférách (atm), v mm rtuti (mmHg) nebo v Pascalu (Pa).

V = objem plynu vyjádřený v litrech (L).

n = počet molů.

T = teplota plynu vyjádřená ve stupních Celsia, stupních Fahrenheita nebo ve stupních Kelvinů (0 ° C odpovídá 273,15K).

R = univerzální konstanta ideálních plynů, která může být vyjádřena v několika jednotkách, mezi nimiž je následující: 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 kalorií).

Odpočet hodnoty R při vyjádření v L· Atm / KMol

Objem zabraný jedním molem plynu v atmosféře tlaku a 0 ° C ekvivalentní 273 K je 22,414 litrů.

R = PV / T

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

R = 0,082 L · atm / mol.K

Rovnice ideálních plynů (PV = nRT) může být zapsána následovně:

V / n = RT / P

Za předpokladu, že teplota a tlak jsou konstantní, protože R je konstantní, pak:

RT / P = K

Pak:

V / n = K

Toto je důsledek Avogadro práva: existence konstantního vztahu mezi objemem zabíraným ideálním plynem a množstvím molů tohoto plynu, pro konstantní teplotu a tlak.

Typická forma Avogadroova zákona

Pokud máte dva plyny, pak se výše uvedená rovnice transformuje na následující:

V₁/ n₁= V₂/ n₂

Tento výraz je také psán jako:

V₁/ V₂= n₁/ n₂

Výše uvedené ukazuje vztah proporcionality.

Ve své hypotéze Avogadro poukázal na to, že dva ideální plyny ve stejném objemu a při stejné teplotě a tlaku obsahují stejné množství molekul..

Prodloužením se totéž děje s reálnými plyny; například stejný objem O₂ a N₂ Obsahuje stejný počet molekul, když má stejnou teplotu a tlak.

Skutečné plyny vykazují malé odchylky od ideálního chování. Avogadroův zákon však platí přibližně pro skutečné plyny při dostatečně nízkém tlaku a při vysokých teplotách.

Důsledky a důsledky

Nejvýznamnějším důsledkem Avogadroova zákona je, že konstanta R pro ideální plyny má stejnou hodnotu pro všechny plyny.

R = PV / nT

Pokud je tedy R konstantní pro dva plyny:

P₁V₁/ nT₁= P₂V₂/ n₂T₂ = konstantní

Přípony 1 a 2 představují dva různé ideální plyny. Závěr je, že konstanta ideálních plynů pro 1 mol plynu je nezávislá na povaze plynu. Pak bude objem, který zabere toto množství plynu při dané teplotě a tlaku, vždy stejný.

Jedním z důsledků použití Avogadroova zákona je zjištění, že 1 mol plynu zaujímá objem 22 414 litrů při tlaku 1 atmosféry a teplotě 0 ° C (273 K)..

Dalším zřejmým důsledkem je následující: jestliže tlak a teplota jsou konstantní, když se množství plynu zvyšuje, jeho objem se také zvýší.

Původy

V 1811, Avogadro představoval jeho hypotézu založenou na Daltonově atomové teorii a Gay-Lussacův zákon o pohybových vektorech molekul..

Gay-Lussac došel v roce 1809 k závěru, že „plyny, bez ohledu na to, v jakém poměru mohou být kombinovány, vždy dávají vznik sloučeninám, jejichž prvky měřené v objemu jsou vždy násobky jiného“.

Tentýž autor také ukázal, že „kombinace plynů vždy probíhají podle velmi jednoduchých vztahů v objemu“.

Avogadro poznamenal, že chemické reakce plynné fáze zahrnují molekulární druhy reaktantů a produktu.

Podle tohoto prohlášení musí být vztah mezi molekulami reaktantů a produkty považován za celé číslo, protože není pravděpodobné, že dojde k rozbití vazeb před reakcí (jednotlivé atomy). Molární množství však může být vyjádřeno zlomkovými hodnotami.

Zákon o kombinovaných objemech uvádí, že číselný vztah mezi plynnými objemy je také jednoduchý a úplný. To má za následek přímé spojení mezi objemy a počtem molekul plynných druhů.

Hypotéza Avogadro

Avogadro navrhl, že molekuly plynů byly diatomické. Toto vysvětlilo jak dva objemy molekulárního vodíku se spojí s objemem molekulárního kyslíku dávat dva objemy vody.

Avogadro navíc navrhl, že pokud stejné objemy plynů obsahují stejný počet částic, vztah mezi hustotami plynů by se měl rovnat poměru molekulových hmotností těchto částic..

Je zřejmé, že dělení d1 mezi d2 vzniká kvocientem m1 / m2, protože objem zabíraný plynnými hmotami je stejný pro oba druhy a je zrušen:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Avogadroovo číslo

Jeden mol obsahuje 6,022 x 10²³ molekul nebo atomů. Toto číslo se nazývá Avogadroovo číslo, i když to nebyl ten, kdo ho vypočítal. Jean Pierre, Nobelova cena roku 1926, provedl odpovídající měření a navrhl jméno na počest Avogadro.

Avogadro experiment

Velmi jednoduchou ukázkou Avogadroova zákona je umístit kyselinu octovou do skleněné láhve a poté přidat hydrogenuhličitan sodný, zavřít ústí láhve balónem, který zabraňuje vstupu nebo výstupu plynu uvnitř láhve..

Kyselina octová reaguje s hydrogenuhličitanem sodným, čímž se uvolňuje CO₂. Plyn se hromadí v balónu a způsobuje jeho nafukování. Teoreticky je objem dosažený balónkem úměrný počtu molekul CO₂, jak navrhoval Avogadroův zákon.

Nicméně, tento experiment má omezení: balón je elastické tělo; proto, když je vaše zeď rozptýlena akumulací CO₂, vytváří v této síle, která je proti jeho relaxaci a snaží se snížit objem zeměkoule.

Experimentujte s komerčními kontejnery

Další ilustrativní experiment Avogadroova zákona je prezentován s použitím plechovek od sodovky a plastových lahví.

V případě plechovek na sody se do ní nalije hydrogenuhličitan sodný a přidá se roztok kyseliny citrónové. Sloučeniny spolu reagují a uvolňují plyn CO₂, které se hromadí uvnitř plechovky.

Poté se přidá koncentrovaný roztok hydroxidu sodného, ​​který má funkci "sekvestrace" CO₂. Pak je přístup do vnitřku plechovky rychle uzavřen použitím lepicí pásky.

Po určité době bylo pozorováno, že se plechovka uzavřela, což naznačuje, že se přítomnost CO snížila₂. Pak by se mohlo předpokládat, že dochází ke snížení objemu plechovky, což odpovídá poklesu počtu molekul CO₂, podle Avogadroova zákona.

V experimentu s lahví se postupuje stejně jako u sodovky a při přidávání NaOH se ústa lahve uzavřou víčkem; také je pozorována kontrakce stěny láhve. V důsledku toho může být stejná analýza provedena jako v případě sodovky.

Příklady

Tři nižší obrázky ilustrují koncept Avogadroova zákona, který se týká objemu obsažené plyny a počtu molekul činidel a produktů..

O₂ + 2H₂ => 2H₂O

Objem plynného vodíku je dvojnásobný, ale zabírá nádobu stejné velikosti jako plynný kyslík.

N₂ + 3H₂ => 2NH₃

N₂ + O₂ => 2NO

Odkazy

1. Bernard Fernandez, PhD. (Únor 2009). Dvě hypotézy Avogadro (1811). [PDF] Převzato z: bibnum.education.fr
2. Nuria Martínez Medina. (5. července 2012). Avogadro, velký italský vědec devatenáctého století. Převzato z: rtve.es
3. Muñoz R. a Bertomeu Sánchez J.R. (2003) Historie vědy v učebnicích: hypotéza Avogadra, Výuka vědy, 21 (1), 147-161.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1. února 2018). Co je Avogadrovo právo? Převzato z: thoughtco.com
5. Editoři Encyclopaedia Britannica. (26. října 2016). Avogadrovo právo. Encyclopædia Britannica. Převzato z: britannica.com
6. Yang, S. P. (2002). Domácí spotřebiče používané k uzavření kontejneru a prokázání Avogadro zákona. Chem. Svazek 7, strany: 37-39.
7. Glasstone, S. (1968). Smlouva o fyzikální chemii. 2^da Edic. Redakční Aguilar.