Undang-undang Avogadro Apa Ia Terdiri daripada, Unit Pengukuran, Eksperimen Avogadro



The Undang-undang Avogadro Ia memberi gambaran bahawa isipadu yang sama semua gas, pada suhu dan tekanan yang sama, mempunyai bilangan molekul yang sama. Amadeo Avogadro, ahli fizik Itali, mencadangkan pada tahun 1811 dua hipotesis: yang pertama mengatakan bahawa atom-atom gas elemental bersama-sama dalam molekul bukannya sebagai atom yang berasingan, seperti kata John Dalton.

Hipotesis kedua mengatakan bahawa jumlah gas yang sama pada tekanan dan suhu malar mempunyai bilangan molekul yang sama. Hipotesis Avogadro yang berkaitan dengan jumlah molekul gas tidak diterima sehingga tahun 1858, apabila ahli kimia Itali, Stanislao Cannizaro membina sistem kimia yang logik berdasarkan.

Berikut ini boleh disimpulkan dari undang-undang Avogadro: untuk jisim gas ideal, jumlah dan kuantiti molekulnya adalah berkadar terus jika suhu dan tekanan adalah tetap. Ini juga membayangkan bahawa jumlah molar gas yang berperilaku ideal adalah sama untuk semua.

Sebagai contoh, diberikan sebilangan belon, berlabel A hingga Z, semuanya dipenuhi sehingga mereka dinaikkan ke dalam jumlah 5 liter. Setiap huruf sepadan dengan spesies gas yang berlainan; iaitu molekulnya mempunyai ciri-ciri sendiri. Undang-undang Avogadro menegaskan bahawa semua belon membuat jumlah molekul yang sama.

Sekiranya belon kini dinaikkan kepada 10 liter, menurut hipotesis Avogadro akan diperkenalkan dua kali jumlah tahi lalat gas.

Indeks

  • 1 Apa yang ia ada dan unit pengukuran
    • 1.1 Pengurangan nilai R apabila dinyatakan dalam L · atm / K · mol
  • 2 Bentuk biasa undang-undang Avogadro
  • 3 Akibat dan implikasi
  • 4 asal usul
    • 4.1 hipotesis Avogadro
    • 4.2 Nombor Avogadro
  • 5 percubaan Avogadro
    • 5.1 Eksperimen dengan bekas komersial
  • 6 Contoh
    • 6.1 O2 + 2H2 => 2H2O
    • 6.2 N2 + 3H2 => 2NH3
    • 6.3 N2 + O2 => 2NO
  • 7 Rujukan

Apa yang ia ada dan unit pengukuran

Undang-undang Avogadro menyatakan bahawa, untuk jisim gas ideal, jumlah gas dan bilangan tahi lalat adalah berkadar terus jika suhu dan tekanan adalah malar. Matematik ia boleh dinyatakan dengan persamaan berikut:

V / n = K

V = jumlah gas, biasanya dinyatakan dalam liter.

n = kuantiti bahan yang diukur dalam tahi lalat.

Juga, undang-undang yang dipanggil gas ideal mempunyai yang berikut:

PV = nRT

P = tekanan gas biasanya dinyatakan dalam atmosfera (atm), dalam mm merkuri (mmHg) atau dalam Pascal (Pa).

V = jumlah gas yang dinyatakan dalam liter (L).

n = bilangan tahi lalat.

T = suhu gas yang dinyatakan dalam darjah Celsius, darjah Fahrenheit atau darjah Kelvin (0 ºC bersamaan dengan 273,15 K).

R = pemalar sejagat gas ideal, yang boleh dinyatakan dalam beberapa unit, di antaranya yang menonjol sebagai berikut: 0.08205 L · atm / K.mol (L · atm K-1.mol-1); 8.314 J / K.mol (J.K-1.mol-1) (J ialah joule); dan 1,987 cal / Kmol (cal.K-1.mol-1) (kapur adalah kalori).

Potongan nilai R apabila dinyatakan dalam L· Atm / K· Mol

Jumlah yang diduduki oleh satu tahi lalat gas pada suasana tekanan dan 0 ºC bersamaan dengan 273K adalah 22.414 liter.

R = PV / T

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

R = 0.082 L · atm / mol.K

Persamaan gas ideal (PV = nRT) boleh ditulis seperti berikut:

V / n = RT / P

Dengan mengandaikan bahawa suhu dan tekanan adalah malar, kerana R adalah malar, maka:

RT / P = K

Kemudian:

V / n = K

Ini adalah akibat dari undang-undang Avogadro: kewujudan hubungan yang berterusan antara isipadu yang diduduki oleh gas ideal dan jumlah tahi lalat gas itu, untuk suhu dan tekanan malar.

Bentuk khas undang-undang Avogadro

Jika anda mempunyai dua gas, maka persamaan di atas berubah menjadi yang berikut:

V1/ n1= V2/ n2

Ungkapan ini juga ditulis sebagai:

V1/ V2= n1/ n2

Di atas menunjukkan hubungan kepekaan yang ditunjukkan.

Dalam hipotesisnya, Avogadro menegaskan bahawa dua gas ideal dalam jumlah yang sama dan pada suhu dan tekanan yang sama mengandungi jumlah molekul yang sama.

Dengan sambungan, perkara yang sama berlaku dengan gas sebenar; contohnya, jumlah yang sama O2 dan N2 Ia mengandungi bilangan molekul yang sama apabila suhu dan tekanannya sama.

Gas sebenar menunjukkan penyimpangan kecil dari tingkah laku yang ideal. Walau bagaimanapun, undang-undang Avogadro adalah kurang tepat untuk gas sebenar pada tekanan yang cukup rendah dan pada suhu tinggi.

Akibat dan implikasi

Kesan yang paling ketara dari undang-undang Avogadro adalah bahawa R tetap untuk gas ideal mempunyai nilai yang sama untuk semua gas.

R = PV / nT

Oleh itu, jika R adalah berterusan untuk dua gas:

P1V1/ nT1= P2V2/ n2T2 = berterusan

Akhiran 1 dan 2 mewakili dua gas ideal yang berbeza. Kesimpulannya ialah pemalar gas ideal untuk 1 tahi gas adalah bebas daripada sifat gas. Kemudian, jumlah yang diduduki oleh jumlah gas ini pada suhu dan tekanan yang diberikan akan sentiasa sama.

Salah satu akibat dari penerapan undang-undang Avogadro adalah penemuan bahawa 1 tahi lalat gas menduduki sejumlah 22.414 liter pada tekanan 1 atmosfera dan pada suhu 0 ºC (273K).

Satu lagi kesan yang jelas adalah berikut: jika tekanan dan suhu adalah malar, apabila jumlah gas meningkat, jumlahnya juga akan meningkat.

Asal usul

Pada tahun 1811, Avogadro menyampaikan hipotesisnya berdasarkan teori atom Dalton dan hukum Gay-Lussac mengenai vektor gerakan molekul.

Gay-Lussac membuat kesimpulan pada tahun 1809 bahawa "gas, walau apa pun perkadaran di mana ia boleh digabungkan, selalu menimbulkan sebatian yang unsur-unsurnya diukur dalam kelantangan selalu gandaan yang lain".

Penulis yang sama juga menunjukkan bahawa "gabungan gas sentiasa berlaku mengikut hubungan yang sangat sederhana dalam jumlah".

Avogadro menyatakan bahawa tindak balas kimia fasa gas melibatkan spesies molekul kedua-dua reaktor dan produk.

Mengikut pernyataan ini, hubungan antara molekul reaktan dan produk mesti dianggap sebagai nombor keseluruhan, kerana kewujudan pecahan bon sebelum reaksi (atom individu) tidak mungkin. Walau bagaimanapun, kuantiti molar boleh dinyatakan dengan nilai fraksional.

Untuk bahagiannya, undang-undang gabungan volum menyatakan bahawa hubungan berangka antara volum gas juga mudah dan lengkap. Ini mengakibatkan persatuan langsung antara jumlah dan jumlah molekul spesies gas.

Hipotesis Avogadro

Avogadro mencadangkan bahawa molekul gas adalah diatomik. Ini menjelaskan bagaimana dua jilid hidrogen molekul bergabung dengan isipadu oksigen molekul untuk memberikan dua jilid air.

Di samping itu, Avogadro mencadangkan bahawa jika jumlah gas yang sama mengandungi bilangan zarah yang sama, hubungan antara kepadatan gas harus sama dengan nisbah antara massa molekul zarah-zarah ini.

Jelas, pembahagian d1 antara d2 berasal dari m1 / m2, kerana volum yang diduduki oleh massa gas adalah sama untuk kedua-dua spesies dan dibatalkan:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Nombor Avogadro

Satu tahi lalat mengandungi 6.022 x 1023 molekul atau atom. Angka ini dipanggil nombor Avogadro, walaupun dia bukan orang yang menghitungnya. Jean Pierre, Hadiah Nobel pada 1926, membuat pengukuran yang sama dan mencadangkan nama itu sebagai penghormatan kepada Avogadro.

Percubaan Avogadro

Demonstrasi yang sangat mudah dari undang-undang Avogadro adalah meletakkan asid asetik dalam botol kaca dan kemudian menambah natrium bikarbonat, menutup mulut botol dengan belon yang menghalang kemasukan atau keluar dari gas di dalam botol.

Asid asetik bertindak balas dengan natrium bikarbonat, dengan itu mengeluarkan pelepasan CO2. Gas berkumpul di belon menyebabkan inflasinya. Secara teorinya, jumlah yang dicapai oleh belon adalah berkadar dengan bilangan molekul CO2, seperti yang dicadangkan oleh undang-undang Avogadro.

Walau bagaimanapun, eksperimen ini mempunyai batasan: balon adalah badan anjal; Oleh itu, apabila dinding anda dibendung oleh pengumpulan CO2, ia menjana kuasa ini yang menentang kelonggarannya dan cuba mengurangkan jumlah dunia.

Eksperimen dengan bekas komersial

Satu lagi eksperimen ilustrasi undang-undang Avogadro dibentangkan dengan menggunakan kaleng soda dan botol plastik.

Dalam kes tin soda, natrium bikarbonat dituangkan di dalam dan larutan asid sitrik kemudian ditambah. Sebatian bertindak balas dengan satu sama lain menghasilkan pengeluaran gas CO2, yang berkumpul di dalam tin.

Kemudian suatu penyelesaian tertumpu natrium hidroksida ditambah, yang mempunyai fungsi "menyerap" CO2. Kemudian akses ke pedalaman kaleng ditutup dengan cepat oleh penggunaan pita pelekat.

Selepas masa tertentu diperhatikan bahawa kontrak boleh, menunjukkan bahawa kehadiran CO telah menurun2. Kemudian, boleh dikatakan bahawa terdapat penurunan dalam jumlah kaleng yang bersamaan dengan penurunan bilangan molekul CO2, menurut undang-undang Avogadro.

Dalam percubaan dengan botol, prosedur yang sama diikuti dengan kaleng soda, dan apabila menambah NaOH mulut botol ditutup dengan penutup; juga, penguncupan dinding botol diperhatikan. Hasilnya, analisis yang sama boleh dilakukan seperti dalam kes soda boleh.

Contohnya

Tiga gambaran yang lebih rendah ini menggambarkan konsep undang-undang Avogadro, yang mengaitkan jumlah yang diduduki oleh gas dan jumlah molekul reagen dan produk.

O2 + 2H2 => 2H2O

Jumlah gas hidrogen adalah dua kali, tetapi ia menduduki sebuah bekas yang sama saiznya dengan oksigen gas.

N2 + 3H2 => 2NH3

N2 + O2 => 2NO

Rujukan

  1. Bernard Fernandez, PhD. (Februari 2009). Dua Hipotesis Avogadro (1811). [PDF] Diambil dari: bibnum.education.fr
  2. Nuria Martínez Medina. (5 Julai 2012). Avogadro, ahli sains Itali hebat abad kesembilan belas. Diambil dari: rtve.es
  3. Muñoz R. dan Bertomeu Sánchez J.R. (2003) Sejarah sains dalam buku teks: hipotesis Avogadro (s), Pengajaran sains, 21 (1), 147-161.
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1 Februari 2018). Apakah Undang-Undang Avogadro? Diambil dari: thoughtco.com
  5. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (26 Oktober 2016). Undang-undang Avogadro. Encyclopædia Britannica. Diambil dari: britannica.com
  6. Yang, S. P. (2002). Produk isi rumah digunakan untuk menutup bekas dan menunjukkan Hukum Avogadro. Pendidik Kimia. Vol: 7, muka surat: 37-39.
  7. Glasstone, S. (1968). Perjanjian Kimia Fizikal. 2da Edic. Editorial Aguilar.