Что такое закон авогадро

Закон Авогадро

Закон Авога́дро — одно из важных основных положений химии, гласящее, что «в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул». Было сформулировано ещё в 1811 году Амедео Авогадро (1776—1856), профессором физики в Турине.

Содержание

История

Первые количественные исследования реакций между газами принадлежат французскому ученому Гей-Люссаку. Он является автором законов о тепловом расширении газов и закона объемных отношений. Эти законы были объяснены в 1811 году итальянским физиком Амедео Авогадро. [1]

Следствия закона

Первое следствие из закона Авогадро: один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объём.

В частности, при нормальных условиях, т. е. при 0 °C (273К) и 101,3 кПа, объём 1 моля газа, равен 22,4 л. Этот объём называют молярным объёмом газа V_m. Пересчитать эту величину на другие температуру и давление можно с помощью уравнения Менделеева-Клапейрона:

.

Второе следствие из закона Авогадро: молярная масса первого газа равна произведению молярной массы второго газа на относительную плотность первого газа по второму.

Положение это имело громадное значение для развития химии, так как оно дает возможность определять частичный вес [2] тел, способных переходить в газообразное или парообразное состояние. Если через m мы обозначим частичный вес тела, и через d — удельный вес [3] его в парообразном состоянии, то отношение m / d должно быть постоянным для всех тел. Опыт показал, что для всех изученных тел, переходящих в пар без разложения, эта постоянная равна 28,9, если при определении частичного веса исходить из удельного веса воздуха, принимаемого за единицу, но эта постоянная будет равняться 2, если принять за единицу удельный вес водорода. Обозначив эту постоянную, или, что то же, общий всем парам и газам частичный объём через С, мы из формулы имеем с другой стороны m = dC. Так как удельный вес пара определяется легко, то, подставляя значение d в формулу, выводится и неизвестный частичный вес данного тела.

Элементарный анализ, например, одного из полибутиленов указывает, в нём пайное отношение углерода к водороду, как 1 к 2, а потому частичный вес его может быть выражен формулой СН₂ или C₂H₄, C₄H₈ и вообще (СН₂)_n. Частичный вес этого углеводорода тотчас определяется, следуя закону Авогадро, раз мы знаем удельный вес, т. е. плотность его пара; он определен Бутлеровым и оказался 5,85 (по отношению к воздуху); т. е. частичный вес его будет 5,85 · 28,9 = 169,06. Формуле C₁₁H₂₂ отвечает частичный вес 154, формуле C₁₂H₂₄ — 168, а C₁₃H₂₆ — 182. Формула C₁₂H₂₄ близко отвечает наблюденной величине, а потому она и должна выражать собою величину частицы нашего углеводорода CH₂.

Источник

Урок №40. Закон Авогадро. Молярный объем газов

итальянский учёный-химик, первооткрыватель фундаментального физико-химического закона, названного его именем.

Закон Авогадро : в равных объёмах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул. (1811 г, итальянский учёный Амедео Авогадро)

Cледствия из закона Авогадро :

1 следствие:

Одинаковое число молекул различных газов при одинаковых условиях занимает одинаковый объём.

Так, 6,02 ∙ 10 23 молекул (1 моль) любого газа и любой смеси газов при (н.у.) занимает объём равный 22,4 л.

Такой объём называется молярным объёмом и обозначается V m

Молярный объём V m – это постоянная величина для веществ – газов при нормальных условиях (н.у.) V m = 22,4 л/моль

Нормальными условиями (н.у.) для газов считаются:

P 0 = 1 атм. = 101325 Па = 760 мм. рт. ст.

Взаимосвязь молярной массы, молярного объёма, числа Авогадро и количества вещества:

ν = V/V m = N/N a = m/M

M = ρ‧V m

Источник

Закон Авогадро

Закон Авогадро звучит следующим образом:

В равных объемах газов ( V ) при одинаковых условиях (температуре Т и давлении Р ) содержится одинаковое число молекул.

Закон Авогадро был открыт в 1811 г Амедео Авогадро. Предпосылкой для это­го стало правило кратных отношений: при одинаковых ус­ловиях объемы газов, вступа­ющих в реакцию, находятся в простых соотношениях, как 1:1, 1:2, 1:3 и т. д.

Французский ученый Ж.Л. Гей-Люссак установил закон объемных отношений:

Объемы вступающих в реакцию газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) относятся друг к другу как простые целые числа.

Например, 1 л хлора соединяется с 1 л водорода, образуя 2 л хлороводорода; 2 л оксида серы (IV) соединяются с 1 л кислорода, образуя 1 л оксида серы (VI).

Реальные газы, как правило, являются смесью чистых газов — кислорода, водоро­да, азота, гелия и т. п. Например, воздух состоит из 77 % азота, 21 % кислорода, 1 % водорода, остальные — инертные и прочие газы. Каждый из них создает давление на стенки сосуда, в котором находится.

Парциальное давление Давление, которое в смеси газов создает каждый газ в отдельности, как будто он один занимает весь объем, называется парциальным давлением (от лат. partialis — частичный)

Следствия из закона Авогадро

где \( V_ <\mu>\) — молярный объем газа (размерность л/моль); \( V \) — объем вещества системы; \( n \) — количество вещества системы. Пример записи: \( V_ <\mu>\) газа (н.у.) = 22,4 л/моль.

Следствие 2 из закона Авогадро Отношение масс одинаковых объемов двух газов есть величина постоянная для данных газов. Эта величина называется относительной плотностью \( D \)

Величина \( D \) определяется экспериментально как отношение масс одинаковых объемов исследуемого газа \( m_1 \) и эталонного газа с известной молекулярной массой (М2). По величинам \( D \) и \( m_2 \) можно найти молярную массу исследуемого газа: \( m_1 = D \cdot m_2 \)

Таким образом, при нормальных условиях (н.у.) молярный объем любого газа \( V_ <\mu>= 22,4 \) л/моль.

Относительную плотность чаще всего вычисляют по отношению к воздуху или водороду, используя, что молярные массы водорода и воздуха известны и равны, соответственно:

Очень часто при решении задач используется то, что при нормальных условиях (н.у.) (давлении в одну атмосферу или, что тоже самое \( p=<10>^5Па=760\ мм\ рт.ст,\ t=0^o C \) ) молярный объем любого идеального газа:

Концентрацию молекул идеального газа при нормальных условиях:

Источник

Закон Авогадро.

Закон Авогадро состава сформулирован в 1811 г итальянский химик Амедео Авогадро.

Закон Авогадро формулируется так:

В равных объёмах любых газов, взятых при одной и той же температуре и при одном и том же давлении, содержится одно и то же число молекул.

Следствие из закона:

1 моль (6,02×10 23 молекул – число Авогадро) любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л. Эта величина называется молярный объём.

Нормальными условиями (н.у.) считают температуру 0 о С (273 K) и давление 1 атм (760 мм ртутного столба или 101 325 Па).

Пример. Определить число молекул, содержащихся в воде количеством 0,5 моль.

Молекулярная масса Mr – отношение массы молекулы к 1/12 части массы атома углерода С.

Молярная масса M – отношение массы вещества m к его количеству ν, выражается в единицах г/моль.

,

Из закона Авогадро следует, что массы двух газов (m₁ и m₂), взятых в одинаковых объёмах, должны относится друг к другу, как их как их молекулярные массы или как численно равные их молярные массы (M₁ и M₂):

.

Отношение массы одного газа к массе другого газа, взятого при тех же условиях (температуре и давлении), называется относительной плотностью первого газа по второму.

,

Взаимосвязь молярной массы, молярного объёма, числа Авогадро и количества вещества:

,

Для приведения объёма газа к нормальным условиям используется уравнение, объединяющее законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

,

где V – объём газа при давлении Р и температуре Т.

Молярные массы можно вычислить пользуясь уравнением Менделеева-Клапейрона:

,

Р – давление газа, Па;

m – масса вещества, г;

М – молярная масса вещества;

Т – абсолютная температура;

R – универсальная газовая постоянная 8,314 Дж/(моль×К).

Пример. Какой объём занимает 0,2 моль N₂ при н.у.?

1. Используем формулу

,

,

Источник

Закон Авогадро

В равных объемах различных газов при постоянных температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

При горении дерева происходит химическая реакция: углерод древесины соединяется с кислородом воздуха и образуется диоксид углерода (CO₂). Один атом углерода имеет такую же массу, как и 12 атомов водорода, а два атома кислорода — как 32 атома водорода. Таким образом, соотношение масс углерода и кислорода, участвующих в реакции, всегда равно 12:32 (или, после упрощения, 3:8). Какие бы мы ни выбрали единицы измерения, соотношение останется неизменным: 12 грамм углерода всегда реагируют с 32 граммами кислорода, 12 тонн углерода — с 32 тоннами кислорода и т. д. В химических реакциях имеет значение относительное количество атомов каждого элемента, участвующего в реакции. И, наблюдая за горящим в ночи костром, мы можем быть твердо уверены, что для каждого атома углерода из древесины найдутся два атома кислорода из воздуха, и соотношение их масс будет 12:32.

Раз это так, значит, в 12 граммах углерода атомов столько же, сколько в 16 граммах кислорода. Химики называют это количество атомов молем. Если относительная атомная масса вещества равна n (т. е. его атом в n раз тяжелее атома водорода), то масса одного моля этого вещества — n грамм. Моль — мера количества вещества, подобная паре, дюжине или сотне. Носков в паре всегда два, яиц в дюжине — всегда двенадцать; точно так же и в моле вещества количество атомов или молекул всегда одно и то же.

Несколько десятилетий исследования Авогадро оставались за рамками европейской науки того времени. Большинство историков склонны объяснять этот любопытный факт тем, что Авогадро работал в Турине, вдали от научных центров Германии, Франции и Англии. И действительно, только когда Авогадро приехал в Германию и представил там результаты своих исследований, они получили заслуженное признание.

Вычисление значения N оказалось непростой задачей. Это удалось сделать только в начале XX века французскому физику Жану Перрену (Jean Perrin, 1870–1942). Он предложил несколько методов нахождения этого числа, и все они дали один и тот же результат. Самый известный из них основан на количественной теории броуновского движения, разработанной Эйнштейном. Речь идет о непрерывном беспорядочном движении малых частиц (например, пыльцевых зерен) под действием хаотических толчков атомов или молекул окружающей их среды. Движение такого пыльцевого зерна зависит от частоты столкновений, а следовательно, от количества атомов в материальной среде.

Итальянский физик и химик. Родился в Турине в дворянской семье, получил ученую степень доктора церковного права. В 1800 году начал самостоятельно заниматься математикой и физикой, а спустя шесть лет получил должность профессора в колледже города Верчелли. Затем стал профессором кафедры математической физики Туринского университета (в 1821 году кафедру закрыли по политическим причинам, и он смог вновь занять эту должность лишь в 1834 году). Авогадро был чрезвычайно скромным человеком, работал в одиночестве, и большую часть его жизни достижения Авогадро были неизвестны в научном мире.

Источник