Luật Avogadro Nó bao gồm những gì, Đơn vị đo lường, Thí nghiệm Avogadro

các Luật Avogadro Nó quy định rằng một thể tích bằng nhau của tất cả các chất khí, ở cùng nhiệt độ và áp suất, có cùng số lượng phân tử. Amadeo Avogadro, nhà vật lý người Ý, đã đề xuất vào năm 1811 hai giả thuyết: thứ nhất nói rằng các nguyên tử của các nguyên tố khí cùng nhau trong các phân tử thay vì tồn tại như các nguyên tử riêng biệt, như John Dalton nói.

Giả thuyết thứ hai nói rằng các thể tích khí bằng nhau ở áp suất và nhiệt độ không đổi có cùng số lượng phân tử. Giả thuyết của Avogadro liên quan đến số lượng phân tử khí không được chấp nhận cho đến năm 1858, khi nhà hóa học người Ý Stanislao Cannizaro xây dựng một hệ thống hóa học logic dựa trên điều này.

Những điều sau đây có thể được suy ra từ định luật Avogadro: đối với một khối lượng khí lý tưởng nhất định, thể tích của nó và số lượng phân tử tỷ lệ thuận nếu nhiệt độ và áp suất không đổi. Điều này cũng ngụ ý rằng thể tích mol của khí hoạt động lý tưởng là giống nhau cho tất cả.

Ví dụ, được cho một số bóng bay, được dán nhãn từ A đến Z, tất cả chúng đều được lấp đầy cho đến khi chúng được bơm căng tới thể tích 5 lít. Mỗi chữ cái tương ứng với một loài khí khác nhau; đó là, các phân tử của nó có đặc điểm riêng của chúng. Định luật Avogadro khẳng định rằng tất cả các quả bóng bay đều có cùng số lượng phân tử.

Nếu bây giờ bóng bay được bơm phồng lên 10 lít, theo giả thuyết của Avogadro sẽ được giới thiệu gấp đôi lượng mol khí ban đầu.

Chỉ số

• 1 Nó bao gồm những gì và đơn vị đo lường
  • 1.1 Khấu trừ giá trị của R khi biểu thị bằng L · atm / K · mol
• 2 Hình thức thông thường của luật Avogadro
• 3 Hậu quả và ý nghĩa
• 4 nguồn gốc
  • 4.1 Giả thuyết Avogadro
  • 4.2 Số Avogadro
• 5 thí nghiệm Avogadro
  • 5.1 Thử nghiệm với container thương mại
• 6 ví dụ
  • 6,1 O2 + 2H2 => 2H2O
  • 6,2 N2 + 3H2 => 2NH3
  • 6,3 N2 + O2 => 2NO
• 7 tài liệu tham khảo

Nó bao gồm những gì và đơn vị đo lường

Định luật Avogadro tuyên bố rằng, đối với khối lượng khí lý tưởng, thể tích khí và số mol tỷ lệ thuận với nhau nếu nhiệt độ và áp suất không đổi. Về mặt toán học, nó có thể được biểu diễn với phương trình sau:

V / n = K

V = thể tích khí, thường tính bằng lít.

n = số lượng chất đo bằng mol.

Ngoài ra, cái gọi là định luật về khí lý tưởng có những điều sau đây:

PV = nRT

P = áp suất khí thường được biểu thị bằng khí quyển (atm), tính bằng mm thủy ngân (mmHg) hoặc Pascal (Pa).

V = thể tích của khí tính bằng lít (L).

n = số mol.

T = nhiệt độ của khí được biểu thị bằng độ C, độ Fahrenheit hoặc độ Kelvin (0 ºC tương đương với 273,15K).

R = hằng số phổ quát của các khí lý tưởng, có thể được biểu thị bằng nhiều đơn vị, trong đó có các giá trị sau: 0,08205 L · atm / K.mol (L · atm K^-1.mol^-1); 8,14 J / K.mol (J.K^-1.mol^-1) (J là joule); và 1.987 cal / Kmol (cal.K^-1.mol^-1) (vôi là calo).

Khấu trừ giá trị của R khi biểu thị bằng L· Atm / K· Mol

Thể tích chiếm bởi một mol khí ở áp suất không khí và 0 ºC tương đương với 273K là 22.414 lít.

R = PV / T

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

R = 0,082 L · atm / mol.K

Phương trình của các khí lý tưởng (PV = nRT) có thể được viết như sau:

V / n = RT / P

Giả sử rằng nhiệt độ và áp suất không đổi, vì R là hằng số, thì:

RT / P = K

Sau đó:

V / n = K

Đây là hệ quả của định luật Avogadro: sự tồn tại của mối quan hệ không đổi giữa thể tích chiếm bởi một loại khí lý tưởng và số mol của khí đó, cho nhiệt độ và áp suất không đổi.

Hình thức điển hình của luật Avogadro

Nếu bạn có hai khí, thì phương trình trên biến đổi như sau:

V₁/ n₁= V₂/ n₂

Biểu thức này cũng được viết là:

V₁/ V₂= n₁/ n₂

Trên đây cho thấy mối quan hệ của tỷ lệ được chỉ định.

Trong giả thuyết của mình, Avogadro chỉ ra rằng hai loại khí lý tưởng có cùng thể tích và ở cùng nhiệt độ và áp suất chứa cùng một lượng phân tử.

Bằng cách mở rộng, điều tương tự xảy ra với khí thực; ví dụ: một thể tích bằng nhau của O₂ và N₂ Nó chứa cùng số lượng phân tử khi ở cùng nhiệt độ và áp suất.

Khí thực cho thấy những sai lệch nhỏ từ hành vi lý tưởng. Tuy nhiên, định luật Avogadro có giá trị gần đúng đối với các loại khí thực ở áp suất đủ thấp và ở nhiệt độ cao.

Hậu quả và ý nghĩa

Hậu quả quan trọng nhất của định luật Avogadro là hằng số R đối với các khí lý tưởng có cùng giá trị đối với tất cả các khí.

R = PV / nT

Vì vậy, nếu R không đổi cho hai khí:

P₁V₁/ nT₁= P₂V₂/ n₂T₂ = hằng số

Các hậu tố 1 và 2 đại diện cho hai loại khí lý tưởng khác nhau. Kết luận là hằng số của các khí lý tưởng cho 1 mol khí độc lập với bản chất của khí. Sau đó, thể tích chiếm bởi lượng khí này ở nhiệt độ và áp suất nhất định sẽ luôn như nhau.

Một hậu quả của việc áp dụng luật Avogadro là việc phát hiện 1 mol khí chiếm thể tích 22.414 lít ở áp suất 1 khí quyển và ở nhiệt độ 0 ºC (273K).

Một hậu quả rõ ràng khác là như sau: nếu áp suất và nhiệt độ không đổi, khi lượng khí tăng, thể tích của nó cũng sẽ tăng.

Nguồn gốc

Năm 1811, Avogadro trình bày giả thuyết của mình dựa trên lý thuyết nguyên tử của Dalton và định luật Gay-Lussac về các vectơ chuyển động của các phân tử.

Gay-Lussac đã kết luận vào năm 1809 rằng "các chất khí, bất kể tỷ lệ nào chúng có thể kết hợp với nhau, luôn tạo ra các hợp chất có các nguyên tố được đo theo thể tích luôn là bội số của một loại khác".

Cùng một tác giả cũng chỉ ra rằng "sự kết hợp của các loại khí luôn diễn ra theo các quan hệ rất đơn giản về khối lượng".

Avogadro lưu ý rằng các phản ứng hóa học pha khí liên quan đến các loại phân tử của cả chất phản ứng và sản phẩm.

Theo tuyên bố này, mối quan hệ giữa các phân tử chất phản ứng và sản phẩm phải được coi là toàn bộ, vì sự tồn tại của sự phá vỡ liên kết trước phản ứng (các nguyên tử riêng lẻ) là không thể. Tuy nhiên, đại lượng mol có thể được biểu thị bằng các giá trị phân số.

Về phần mình, định luật về thể tích kết hợp nói rằng mối quan hệ số giữa các thể tích khí cũng đơn giản và đầy đủ. Điều này dẫn đến sự liên kết trực tiếp giữa khối lượng và số lượng phân tử của các loài khí.

Giả thuyết Avogadro

Avogadro đề xuất rằng các phân tử của khí là diatomic. Điều này giải thích cách hai thể tích hydro phân tử kết hợp với một thể tích oxy phân tử để tạo ra hai thể tích nước.

Ngoài ra, Avogadro đề xuất rằng nếu các thể tích khí bằng nhau có cùng số lượng hạt thì mối quan hệ giữa mật độ của khí phải bằng tỷ lệ giữa khối lượng phân tử của các hạt này.

Rõ ràng, việc chia d1 giữa d2 tạo ra thương số m1 / m2, vì thể tích chiếm bởi các khối khí là giống nhau cho cả hai loài và bị hủy bỏ:

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

d1 / d2 = m1 / m2

Số của Avogadro

Một nốt ruồi chứa 6.022 x 10²³ phân tử hoặc nguyên tử. Con số này được gọi là số của Avogadro, mặc dù ông không phải là người tính toán nó. Jean Pierre, giải thưởng Nobel năm 1926, đã thực hiện các phép đo tương ứng và đề xuất tên để vinh danh Avogadro.

Thí nghiệm Avogadro

Một minh chứng rất đơn giản về luật Avogadro là đặt axit axetic vào chai thủy tinh và sau đó thêm natri bicarbonate, đóng miệng chai bằng một quả bóng ngăn chặn sự xâm nhập hoặc thoát khí bên trong chai.

Axit axetic phản ứng với natri bicarbonate, do đó tạo ra sự giải phóng CO₂. Khí tích tụ trong khinh khí cầu gây ra lạm phát của nó. Về mặt lý thuyết, thể tích mà quả bóng đạt được tỷ lệ thuận với số lượng phân tử CO₂, theo đề xuất của luật Avogadro.

Tuy nhiên, thí nghiệm này có một hạn chế: khinh khí cầu là một cơ thể đàn hồi; do đó, khi bức tường của bạn bị cản trở bởi sự tích tụ CO₂, nó tạo ra một lực lượng chống lại sự thư giãn của nó và cố gắng giảm khối lượng của quả địa cầu.

Thử nghiệm với container thương mại

Một thí nghiệm minh họa khác về luật Avogadro được trình bày với việc sử dụng lon soda và chai nhựa.

Trong trường hợp lon soda, natri bicarbonate được đổ vào bên trong và sau đó thêm dung dịch axit citric. Các hợp chất phản ứng với nhau tạo ra sự giải phóng khí CO₂, mà tích lũy bên trong hộp.

Sau đó, một dung dịch natri hydroxit đậm đặc được thêm vào, có chức năng "cô lập" CO₂. Sau đó, việc truy cập vào bên trong của hộp có thể nhanh chóng được đóng lại bằng cách sử dụng băng dính.

Sau một thời gian nhất định có thể thấy rằng các hợp đồng có thể, cho thấy sự hiện diện của CO đã giảm₂. Sau đó, có thể nghĩ rằng có sự giảm thể tích của lon tương ứng với việc giảm số lượng phân tử CO₂, theo luật của Avogadro.

Trong thí nghiệm với chai, quy trình tương tự được thực hiện như với lon soda và khi thêm NaOH, miệng chai được đóng lại bằng nắp; Ngoài ra, một sự co lại của thành chai được quan sát. Kết quả là, phân tích tương tự có thể được thực hiện như trong trường hợp của soda có thể.

Ví dụ

Ba hình ảnh thấp hơn minh họa khái niệm định luật Avogadro, liên quan đến khối lượng chiếm dụng của khí và số lượng phân tử thuốc thử và sản phẩm.

Ôi₂ + 2 giờ₂ => 2H₂Ôi

Thể tích khí hydro gấp đôi, nhưng nó chiếm một bình chứa có kích thước tương đương với khí oxy.

N₂ + 3 giờ₂ => 2NH₃

N₂ + Ôi₂ => 2NO

Tài liệu tham khảo

1. Bernard Fernandez, Tiến sĩ. (Tháng 2 năm 2009). Hai giả thuyết của Avogadro (1811). [PDF] Lấy từ: bibnum.education.fr
2. Nuria Martínez Medina. (Ngày 5 tháng 7 năm 2012). Avogadro, nhà khoa học vĩ đại người Ý của thế kỷ XIX. Lấy từ: rtve.es
3. Muñoz R. và Bertomeu Sánchez J.R. (2003) Lịch sử khoa học trong sách giáo khoa: giả thuyết của Avogadro, Giảng dạy khoa học, 21 (1), 147-161.
4. Helmenstine, Anne Marie, Tiến sĩ (Ngày 1 tháng 2 năm 2018). Luật Avogadro là gì? Lấy từ: thinkco.com
5. Các biên tập viên của bách khoa toàn thư Britannica. (Ngày 26 tháng 10 năm 2016). Luật Avogadro. Bách khoa toàn thư Britannica. Lấy từ: britannica.com
6. Dương, S. P. (2002). Các sản phẩm gia dụng được sử dụng để đóng container và thể hiện Luật Avogadro. Nhà giáo dục. Quyển 7, trang: 37-39.
7. Đá vôi, S. (1968). Hiệp ước Hóa lý. 2^da Edic. Biên tập.