قانون Avogadro ما يتكون من ، وحدات القياس ، تجربة Avogadro

ال قانون أفوجادرو ويفترض أن الحجم المتساوي لجميع الغازات ، في نفس درجة الحرارة والضغط ، له نفس عدد الجزيئات. اقترح أماديو أفوغادرو ، عالم فيزياء إيطالي ، في عام 1811 فرضيتين: الأولى تقول أن ذرات الغازات الأولية تتجمع في الجزيئات بدلاً من أن توجد ذرات منفصلة ، كما قال جون دالتون.

تقول الفرضية الثانية أن كميات الغازات المتساوية عند الضغط ودرجة الحرارة الثابتة لها نفس عدد الجزيئات. لم يتم قبول فرضية أفوجادرو المتعلقة بعدد جزيئات الغاز حتى عام 1858 ، عندما بنى الكيميائي الإيطالي ستانيسلاو كانيزارو نظامًا كيميائيًا منطقيًا يستند إلى هذا.

يمكن استنتاج ما يلي من قانون Avogadro: بالنسبة إلى كتلة معينة من الغاز المثالي ، يكون حجمها وكمية الجزيئات متناسبة بشكل مباشر إذا كانت درجة الحرارة والضغط ثابتة. هذا يعني أيضًا أن الحجم المولي للغازات التي تتصرف بشكل مثالي هو نفسه بالنسبة للجميع.

على سبيل المثال ، في ضوء عدد من البالونات ، المسمى من أ إلى ي ، يتم ملؤها جميعًا حتى يتم تضخيمها بحجم 5 لترات. كل حرف يتوافق مع الأنواع الغازية المختلفة. أي أن جزيئاتها لها خصائصها الخاصة. يؤكد قانون Avogadro أن جميع البالونات توفر نفس الكمية من الجزيئات.

إذا تم تضخيم البالونات الآن إلى 10 لترات ، وفقًا لفرضية Avogadro ، سيتم تقديم ضعف كمية الشامات الغازية الأولية.

مؤشر

• 1 ما يتكون من وحدات القياس
  • 1.1 خصم قيمة R عند التعبير عنها في L · atm / K · mol
• 2 الشكل المعتاد لقانون أفوجادرو
• 3 العواقب والتبعات
• 4 أصول
  • 4.1 فرضية أفوجادرو
  • 4.2 رقم أفوجادرو
• 5 تجربة أفوجادرو
  • 5.1 تجربة مع الحاويات التجارية
• 6 أمثلة
  • 6.1 O2 + 2H2 => 2H2O
  • 6.2 N2 + 3H2 => 2NH3
  • 6.3 N2 + O2 => 2NO
• 7 المراجع

ما يتكون من وحدات القياس

ينص قانون أفوجادرو على أن حجم الغاز وعدد الشامات يتناسبان بشكل مباشر في حالة وجود كتلة من الغاز المثالي إذا كانت درجة الحرارة والضغط ثابتة. رياضيا يمكن التعبير عنها بالمعادلة التالية:

الخامس / ن = ك

V = حجم الغاز ، وعادة ما يعبر عنه باللتر.

ن = كمية المادة المقاسة في الشامات.

أيضا ، ما يسمى قانون الغازات المثالية لديه ما يلي:

PV = nRT

P = ضغط الغاز عادة ما يتم التعبير عنه في الأجواء (atm) أو مم من الزئبق (mmHg) أو في Pascal (Pa).

V = حجم الغاز المعبر عنه باللتر (L).

ن = عدد الشامات.

T = درجة حرارة الغاز المعبر عنها بالدرجات المئوية أو فهرنهايت أو بالدرجات كلفن (0 درجة مئوية تعادل 273،15 ألف).

R = الثابت العالمي للغازات المثالية ، والتي يمكن التعبير عنها في عدة وحدات ، من بينها ما يلي: 0.08205 L · atm / K.mol (L · atm K^-1.مول^-1)؛ 8.314 J / K.mol (ج.ك.^-1.مول^-1) (J هو جول) ؛ و 1،987 سعرة حرارية / كمول (cal.K^-1.مول^-1) (الجير سعرات حرارية).

خصم قيمة R عند التعبير عنها بـ L· أجهزة الصراف الآلي / ك· مول

الحجم الذي يشغله مول واحد من الغاز في جو من الضغط و 0 درجة مئوية تعادل 273K هو 2214 لتر.

R = PV / T

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

R = 0.082 لتر · أجهزة الصراف الآلي / mol.K

يمكن كتابة معادلة الغازات المثالية (PV = nRT) على النحو التالي:

V / n = RT / P

على افتراض أن درجة الحرارة والضغط ثابتة ، لأن R ثابت ، ثم:

RT / P = K

ثم:

الخامس / ن = ك

هذا نتيجة لقانون أفوجادرو: وجود علاقة ثابتة بين الحجم الذي يشغله الغاز المثالي وعدد مولات هذا الغاز ، من أجل درجة حرارة وضغط ثابتين.

نموذج نموذجي لقانون أفوجادرو

إذا كان لديك غازين ، فإن المعادلة أعلاه تتحول إلى ما يلي:

V₁/ ن₁= الخامس₂/ ن₂

هذا التعبير مكتوب أيضًا كـ:

V₁/ الخامس₂= ن₁/ ن₂

ما ورد أعلاه يوضح علاقة التناسب المشار إليها.

في فرضيته ، أشار أفوجادرو إلى أن اثنين من الغازات المثالية في نفس الحجم وفي نفس درجة الحرارة والضغط تحتوي على نفس الكمية من الجزيئات.

بالامتداد ، يحدث نفس الشيء مع الغازات الحقيقية ؛ على سبيل المثال ، حجم متساو من O₂ و N₂ أنه يحتوي على نفس عدد الجزيئات عندما يكون في نفس درجة الحرارة والضغط.

الغازات الحقيقية تظهر انحرافات صغيرة عن السلوك المثالي. ومع ذلك ، فإن قانون Avogadro صالح تقريبًا للغازات الحقيقية عند ضغط منخفض بدرجة كافية وفي درجات حرارة عالية.

العواقب والتبعات

تتمثل أهم نتائج قانون Avogadro في أن R الثابت للغازات المثالية له نفس القيمة لجميع الغازات.

R = PV / nT

لذلك ، إذا كانت R ثابتة بالنسبة لغازين:

P₁V₁/ nT₁= ف₂V₂/ ن₂تي₂ = ثابت

تمثل اللاحقتان 1 و 2 غازين مثاليين مختلفين. الاستنتاج هو أن ثابت الغازات المثالية ل 1 مول من الغاز مستقل عن طبيعة الغاز. ثم ، فإن الحجم الذي تشغله هذه الكمية من الغاز عند درجة حرارة وضغط معينين سيكون دائمًا كما هو.

إحدى النتائج المترتبة على تطبيق قانون Avogadro هو اكتشاف أن 1 مول من الغاز يشغل حجمًا يصل إلى 2214 لتراً عند ضغط 1 درجة حرارة عند درجة حرارة 0 مئوية (273 ألف).

من النتائج الواضحة الأخرى ما يلي: إذا كان الضغط ودرجة الحرارة ثابتين ، وعندما تزداد كمية الغاز ، سيزداد حجمه أيضًا.

بداية

في عام 1811 ، قدم أفوجادرو فرضيته بناءً على نظرية دالتون الذرية وقانون جاي لوساك بشأن ناقلات الحركة للجزيئات.

خلص Gay-Lussac في عام 1809 إلى أن "الغازات ، أيا كانت النسب التي يمكن دمجها فيها ، تؤدي دائمًا إلى المركبات التي تكون عناصرها المقاسة بالحجم مضاعفاتها دائمًا".

أظهر المؤلف نفسه أيضًا أن "مجموعات الغازات تحدث دائمًا وفقًا للعلاقات البسيطة جدًا في الحجم".

أشار أفوجادرو إلى أن التفاعلات الكيميائية لمرحلة الغاز تشتمل على أنواع جزيئية لكل من المواد المتفاعلة والمنتج.

وفقًا لهذا البيان ، يجب أن تعامل العلاقة بين جزيئات المواد المتفاعلة والمنتجات كعدد كامل ، نظرًا لأن وجود كسر الروابط قبل التفاعل (ذرات فردية) غير مرجح. ومع ذلك ، يمكن التعبير عن الكميات المولية بقيم كسرية.

من جانبه ، ينص قانون وحدات التخزين على أن العلاقة العددية بين وحدات التخزين الغازية هي أيضًا بسيطة وكاملة. ينتج عن هذا ارتباط مباشر بين الكميات وعدد جزيئات النوع الغازي.

فرضية أفوجادرو

اقترح أفوجادرو أن جزيئات الغازات ثنائية الذرة. وهذا ما يفسر كيف يتحد مجلدين من الهيدروجين الجزيئي مع حجم الأكسجين الجزيئي لإعطاء مجلدين من الماء.

بالإضافة إلى ذلك ، اقترح أفوجادرو أنه إذا كانت الكميات المتساوية من الغازات تحتوي على نفس عدد الجزيئات ، فإن العلاقة بين كثافات الغازات يجب أن تكون مساوية للنسبة بين الكتل الجزيئية لهذه الجزيئات..

من الواضح أن تقسيم d1 بين d2 ينشأ عن الحاصل m1 / m2 ، لأن الحجم الذي تشغله الكتلة الغازية هو نفسه لكلا النوعين ويتم إلغاؤه:

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

d1 / d2 = m1 / m2

رقم أفوجادرو

يحتوي الخلد الواحد على 6.022 × 10²³ جزيئات أو ذرات. يطلق على هذا الرقم رقم أفوجادرو ، على الرغم من أنه لم يكن الشخص الذي قام بحسابه. قام جان بيير ، جائزة نوبل لعام 1926 ، بإجراء القياسات المقابلة واقترح الاسم تكريماً لأفوغادرو.

تجربة Avogadro

من مظاهر بسيطة جدًا لقانون Avogadro وضع حمض الأسيتيك في زجاجة ، ثم إضافة بيكربونات الصوديوم ، وإغلاق فم الزجاجة بواسطة بالون يمنع دخول أو خروج الغاز داخل الزجاجة.

يتفاعل حمض الخليك مع بيكربونات الصوديوم ، مما ينتج عنه إطلاق ثاني أكسيد الكربون₂. يتراكم الغاز في البالون مسبباً تضخمه. من الناحية النظرية ، فإن الحجم الذي يصل إليه البالون يتناسب مع عدد جزيئات ثاني أكسيد الكربون₂, كما اقترح قانون أفوجادرو.

ومع ذلك ، فإن هذه التجربة لها قيود: البالون هو جسم مرن. لذلك ، عندما ينتفخ الجدار الخاص بك عن طريق تراكم CO₂, يولد في هذه القوة قوة تعارض الاسترخاء وتحاول تقليل حجم الكرة الأرضية.

تجربة مع الحاويات التجارية

يتم تقديم تجربة توضيحية أخرى لقانون Avogadro باستخدام علب الصودا والزجاجات البلاستيكية.

في حالة علب الصودا ، يتم سكب بيكربونات الصوديوم بالداخل ثم يضاف محلول من حامض الستريك. تتفاعل المركبات مع بعضها البعض لإنتاج إطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون₂, الذي يتراكم داخل العلبة.

ثم يضاف محلول مركّز من هيدروكسيد الصوديوم ، والذي له وظيفة "عزل" ثاني أكسيد الكربون₂. ثم يتم إغلاق الوصول إلى العلبة الداخلية بسرعة عن طريق استخدام شريط لاصق.

بعد وقت معين يلاحظ أن عقود العلب تشير إلى انخفاض وجود ثاني أكسيد الكربون₂. بعد ذلك ، يمكن أن يكون هناك انخفاض في حجم العلبة الذي يتوافق مع انخفاض في عدد جزيئات ثاني أكسيد الكربون₂, وفقا لقانون أفوجادرو.

في التجربة مع الزجاجة ، يتم اتباع نفس الإجراء كما هو الحال مع علبة الصودا ، وعند إضافة NaOH ، يتم غلق فم الزجاجة مع الغطاء ؛ أيضا ، لوحظ انكماش جدار الزجاجة. نتيجة لذلك ، يمكن إجراء نفس التحليل كما في حالة العلبة الصودا.

أمثلة

توضح الصور السفلية الثلاث مفهوم قانون Avogadro ، المتعلق بالحجم الذي تشغله الغازات وعدد جزيئات الكواشف والمنتجات.

O₂ + 2H₂ => 2H₂O

حجم غاز الهيدروجين مزدوج ، لكنه يشغل حاوية بنفس حجم الأكسجين الغازي.

N₂ + 3H₂ => 2NH₃

N₂ + O₂ => 2 لا

مراجع

1. برنارد فرنانديز ، دكتوراه. (فبراير 2009). فرضيتان من Avogadro (1811). [PDF]. مأخوذة من: bibnum.education.fr
2. نوريا مارتينيز ميدينا. (5 يوليو 2012). أفوجادرو ، العالم الإيطالي العظيم في القرن التاسع عشر. مأخوذة من: rtve.es
3. مونيوز ر. وبرتومو سانشيز جيه آر (2003) تاريخ العلوم في الكتب المدرسية: فرضية (ق) من Avogadro ، تدريس العلوم ، 21 (1) ، 147-161.
4. Helmenstine ، آن ماري ، دكتوراه (1 فبراير 2018). ما هو قانون أفوجادرو؟ مأخوذة من: thinkco.com
5. محرري الموسوعة البريطانية. (26 أكتوبر 2016). قانون أفوجادرو. موسوعة بريتانيكا. مأخوذة من: britannica.com
6. Yang، S. P. (2002). المنتجات المنزلية المستخدمة لإغلاق الحاويات وإثبات قانون Avogadro. مدرس الكيمياء. المجلد: 7 ، الصفحات: 37-39.
7. جلاسستون ، س. (1968). معاهدة الكيمياء الفيزيائية. 2^دا EDIC. التحرير أغيلار.