- ประกอบด้วยอะไรบ้างและหน่วยการวัด
- การหักค่าของ R เมื่อแสดงเป็น L
- รูปแบบปกติของกฎของ Avogadro
- ผลที่ตามมาและผลกระทบ
- ต้นกำเนิด
- สมมติฐาน Avogadro
- หมายเลขของ Avogadro
- การทดลองของ Avogadro
- ทดลองกับตู้คอนเทนเนอร์เชิงพาณิชย์
- ตัวอย่าง
- หรือ
- ยังไม่มีข้อความ
- ยังไม่มีข้อความ
- อ้างอิง
กฎหมายของ Avogadroตั้งสมมติฐานว่าปริมาณที่เท่ากันของก๊าซทั้งหมดที่ อุณหภูมิเดียวกันและความดันมีหมายเลขเดียวกันของโมเลกุล Amadeo Avogadro นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีได้เสนอสมมติฐานสองข้อในปี พ.ศ. 2354: ข้อแรกกล่าวว่าอะตอมของก๊าซธาตุอยู่รวมกันเป็นโมเลกุลแทนที่จะเป็นอะตอมที่แยกจากกันตามที่ John Dalton กล่าว
สมมติฐานที่สองกล่าวว่าก๊าซในปริมาตรเท่ากันที่ความดันและอุณหภูมิคงที่จะมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน สมมติฐานของ Avogadro ที่เกี่ยวข้องกับจำนวนโมเลกุลในก๊าซไม่ได้รับการยอมรับจนถึงปีพ. ศ. 2401 เมื่อ Stanislao Cannizaro นักเคมีชาวอิตาลีได้สร้างระบบเคมีเชิงตรรกะขึ้นอยู่กับมัน
ต่อไปนี้สามารถอนุมานได้จากกฎของ Avogadro: สำหรับมวลที่กำหนดของก๊าซในอุดมคติปริมาตรและจำนวนโมเลกุลจะเป็นสัดส่วนโดยตรงหากอุณหภูมิและความดันคงที่ นอกจากนี้ยังหมายความว่าปริมาตรโมลาร์ของก๊าซที่มีพฤติกรรมตามอุดมคตินั้นเท่ากันสำหรับทุกคน
ตัวอย่างเช่นลูกโป่งจำนวนหนึ่งที่มีป้ายกำกับ A ถึง Z จะถูกเติมจนพองจนมีปริมาตร 5 ลิตร ตัวอักษรแต่ละตัวสอดคล้องกับก๊าซชนิดต่างๆ นั่นคือโมเลกุลของมันมีลักษณะเฉพาะของมันเอง กฎของ Avogadro ระบุว่าลูกโป่งทั้งหมดมีโมเลกุลจำนวนเท่ากัน
ถ้าลูกโป่งพองจนเกิน 10 ลิตรตามสมมติฐานของ Avogadro จะมีการเพิ่มจำนวนโมลก๊าซเริ่มต้นเป็นสองเท่า
ประกอบด้วยอะไรบ้างและหน่วยการวัด
กฎของ Avogadro ระบุว่าสำหรับมวลของก๊าซในอุดมคติปริมาตรของก๊าซและจำนวนโมลจะเป็นสัดส่วนโดยตรงหากอุณหภูมิและความดันคงที่ ในทางคณิตศาสตร์สามารถแสดงได้ด้วยสมการต่อไปนี้:
V / n = K
V = ปริมาตรของก๊าซโดยทั่วไปจะแสดงเป็นลิตร
n = ปริมาณของสารที่วัดเป็นโมล
นอกจากนี้จากกฎก๊าซอุดมคติที่เรียกว่าเรามีดังต่อไปนี้:
PV = nRT
P = ความดันแก๊สมักแสดงในบรรยากาศ (atm) ในหน่วยมิลลิเมตรปรอท (mmHg) หรือใน Pascal (Pa)
V = ปริมาตรของก๊าซที่แสดงเป็นลิตร (L)
n = จำนวนโมล
T = อุณหภูมิของก๊าซที่แสดงเป็นองศาเซลเซียสองศาฟาเรนไฮต์หรือองศาเคลวิน (0 ºCเท่ากับ 273.15K)
R = ค่าคงที่สากลของก๊าซในอุดมคติซึ่งสามารถแสดงเป็นหน่วยต่าง ๆ ซึ่งสิ่งต่อไปนี้โดดเด่น: 0.08205 L · atm / K.mol (L · atm K -1 .mol -1 ); 8.314 J / K mol (JK -1 .mol -1 ) (J คือจูล); และ 1.987 cal / Kmol (cal.K -1 .mol -1 ) (cal คือแคลอรี่)
การหักค่าของ R เมื่อแสดงเป็น L
ปริมาตรที่โมลของก๊าซครอบครองที่บรรยากาศความดันและ 0 ºCเทียบเท่ากับ 273K คือ 22.414 ลิตร
R = PV / T
R = 1 atm x 22,414 (L / mol) / (273 ºK)
R = 0.082 L atm / mol.K
สมการก๊าซในอุดมคติ (PV = nRT) สามารถเขียนได้ดังนี้:
V / n = RT / หน้า
หากถือว่าอุณหภูมิและความดันคงที่เนื่องจาก R เป็นค่าคงที่ดังนั้น:
RT / P = K
แล้ว:
V / n = K
นี่เป็นผลมาจากกฎของ Avogadro: การดำรงอยู่ของความสัมพันธ์คงที่ระหว่างปริมาตรที่ก๊าซในอุดมคติมีอยู่กับจำนวนโมลของก๊าซนั้นสำหรับอุณหภูมิและความดันคงที่
รูปแบบปกติของกฎของ Avogadro
หากคุณมีก๊าซสองตัวสมการก่อนหน้านี้จะเป็นดังนี้:
V 1 / n 1 = V 2 / n 2
นิพจน์นี้เขียนว่า:
V 1 / V 2 = n 1 / n 2
ด้านบนแสดงความสัมพันธ์ตามสัดส่วนที่ระบุ
ในสมมติฐานของเขา Avogadro ชี้ให้เห็นว่าก๊าซในอุดมคติสองชนิดที่มีปริมาตรเท่ากันและที่อุณหภูมิและความดันเดียวกันมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน
โดยการขยายเช่นเดียวกับก๊าซจริง ตัวอย่างเช่น O 2และ N 2 ที่มีปริมาตรเท่ากันจะมีจำนวนโมเลกุลเท่ากันเมื่ออยู่ที่อุณหภูมิและความดันเดียวกัน
ก๊าซจริงแสดงการเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากพฤติกรรมในอุดมคติ อย่างไรก็ตามกฎของ Avogadro นั้นใช้ได้โดยประมาณสำหรับก๊าซจริงที่ความดันต่ำเพียงพอและที่อุณหภูมิสูง
ผลที่ตามมาและผลกระทบ
ผลที่สำคัญที่สุดของกฎของ Avogadro คือค่าคงที่ R สำหรับก๊าซในอุดมคติมีค่าเท่ากันสำหรับก๊าซทั้งหมด
R = PV / nT
ดังนั้นถ้า R คงที่สำหรับก๊าซสองตัว:
P 1 V 1 / nT 1 = P 2 V 2 / n 2 T 2 = ค่าคงที่
คำต่อท้าย 1 และ 2 แสดงถึงก๊าซในอุดมคติที่แตกต่างกันสองชนิด ข้อสรุปก็คือค่าคงที่ของก๊าซในอุดมคติสำหรับก๊าซ 1 โมลนั้นไม่ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของก๊าซ จากนั้นปริมาตรที่ครอบครองโดยปริมาณก๊าซนี้ที่อุณหภูมิและความดันที่กำหนดจะเท่ากันเสมอ
ผลที่ตามมาของการใช้กฎของ Avogadro คือการค้นพบว่าก๊าซ 1 โมลมีปริมาตร 22.414 ลิตรที่ความดัน 1 บรรยากาศและที่อุณหภูมิ 0 ºC (273K)
ผลที่ชัดเจนอีกประการหนึ่งคือถ้าความดันและอุณหภูมิคงที่เมื่อปริมาณของก๊าซเพิ่มขึ้นปริมาตรของก๊าซก็จะเพิ่มขึ้นด้วย
ต้นกำเนิด
ในปีพ. ศ. 2354 Avogadro ได้นำสมมติฐานของเขาตามทฤษฎีอะตอมของ Dalton และกฎของ Gay-Lussac เกี่ยวกับเวกเตอร์การเคลื่อนที่ของโมเลกุล
Gay-Lussac สรุปในปี 1809 ว่า "ก๊าซไม่ว่าจะรวมกันในสัดส่วนใดก็ตามมักก่อให้เกิดสารประกอบที่ธาตุที่วัดได้ในปริมาตรจะทวีคูณของอีกชนิดหนึ่งเสมอ"
ผู้เขียนคนเดียวกันยังแสดงให้เห็นว่า "การรวมกันของก๊าซมักจะเกิดขึ้นตามความสัมพันธ์ที่เรียบง่ายในปริมาณ"
Avogadro ตั้งข้อสังเกตว่าปฏิกิริยาเคมีเฟสของแก๊สเกี่ยวข้องกับสายพันธุ์โมเลกุลของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์
ตามข้อความนี้ความสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ต้องเป็นจำนวนเต็มเนื่องจากการมีอยู่ของการแตกพันธะก่อนที่จะเกิดปฏิกิริยา (แต่ละอะตอม) ไม่น่าเป็นไปได้ อย่างไรก็ตามปริมาณโมลาร์สามารถแสดงเป็นค่าเศษส่วนได้
ในส่วนของกฎของปริมาณการรวมบ่งชี้ว่าความสัมพันธ์เชิงตัวเลขระหว่างปริมาตรของก๊าซนั้นง่ายและเป็นจำนวนเต็มด้วย สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างปริมาตรและจำนวนโมเลกุลของสิ่งมีชีวิตที่เป็นก๊าซ
สมมติฐาน Avogadro
Avogadro เสนอว่าโมเลกุลของแก๊สเป็นไดอะตอมมิค สิ่งนี้อธิบายว่าไฮโดรเจนโมเลกุลสองปริมาตรรวมกับออกซิเจนโมเลกุลหนึ่งปริมาตรเพื่อให้น้ำสองปริมาตรได้อย่างไร
นอกจากนี้ Avogadro ยังเสนอว่าหากปริมาณก๊าซเท่ากันมีจำนวนอนุภาคเท่ากันอัตราส่วนของความหนาแน่นของก๊าซควรเท่ากับอัตราส่วนของมวลโมเลกุลของอนุภาคเหล่านี้
เห็นได้ชัดว่าการหาร d1 ด้วย d2 ทำให้เกิดผลหาร m1 / m²เนื่องจากปริมาตรที่ครอบครองโดยมวลของก๊าซนั้นเท่ากันสำหรับทั้งสองชนิดและจะยกเลิก:
วันที่ d1 / d2 = (m1 / V) / (m2 / V)
d1 / d2 = m1 / ตร.ม.
หมายเลขของ Avogadro
หนึ่งโมลประกอบด้วย 6.022 x 10 23โมเลกุลหรืออะตอม ตัวเลขนี้เรียกว่าหมายเลขของ Avogadro แม้ว่าเขาจะไม่ได้เป็นคนคำนวณก็ตาม Jean Pierre ผู้ได้รับรางวัลโนเบลปี 1926 ได้ทำการวัดที่สอดคล้องกันและเสนอชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่ Avogadro
การทดลองของ Avogadro
การสาธิตกฎของ Avogadro อย่างง่าย ๆ ประกอบด้วยการใส่กรดอะซิติกลงในขวดแก้วแล้วเติมโซเดียมไบคาร์บอเนตปิดปากขวดด้วยบอลลูนที่ป้องกันไม่ให้ก๊าซเข้าหรือออกจากภายในขวด .
ปฏิกิริยากรดอะซิติกกับโซเดียมไบคาร์บอเนตจึงปล่อย CO 2 ก๊าซสะสมในลูกโป่งทำให้เกิดการพองตัว ในทางทฤษฎีปริมาตรที่บอลลูนถึงจะเป็นสัดส่วนกับจำนวนโมเลกุล CO 2ตามที่ระบุไว้ในกฎของ Avogadro
อย่างไรก็ตามการทดลองนี้มีข้อ จำกัด คือบอลลูนเป็นแบบยืดหยุ่น ดังนั้นเมื่อกำแพงยืดออกเนื่องจากการสะสมของ CO 2แรงจะถูกสร้างขึ้นเพื่อต่อต้านการยืดและพยายามลดปริมาตรของบอลลูน
ทดลองกับตู้คอนเทนเนอร์เชิงพาณิชย์
การทดลองเชิงภาพประกอบอีกเรื่องหนึ่งของกฎของ Avogadro คือการนำเสนอด้วยการใช้กระป๋องโซดาและขวดพลาสติก
ในกรณีของกระป๋องโซดาโซเดียมไบคาร์บอเนตจะถูกเทลงไปแล้วเติมสารละลายกรดซิตริก สารประกอบทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันทำให้เกิดการปลดปล่อยก๊าซ CO 2ซึ่งสะสมอยู่ภายในกระป๋อง
ต่อจากนั้นสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซเข้มข้นจะมีการเพิ่มฟังก์ชั่นที่มีของ "sequestering ว่า" โคโลราโด2 จากนั้นปิดฝากระป๋องด้านในอย่างรวดเร็วโดยใช้กระดาษกาว
หลังจากระยะเวลาหนึ่งก็เป็นที่สังเกตว่าสัญญาที่สามารถแสดงให้เห็นว่าการปรากฏตัวของโคโลราโด2ได้ลดลง จากนั้นอาจคิดได้ว่ามีการลดลงของปริมาตรของกระป๋องซึ่งสอดคล้องกับการลดลงของจำนวนโมเลกุล CO 2ตามกฎของ Avogadro
ในการทดลองกับขวดจะมีการปฏิบัติตามขั้นตอนเดียวกันกับกระป๋องโซดาและเมื่อเติม NaOH ลงไปปากขวดจะปิดด้วยฝา ในทำนองเดียวกันจะสังเกตเห็นการหดตัวของผนังขวด เป็นผลให้สามารถทำการวิเคราะห์เช่นเดียวกับในกรณีของโซดาได้
ตัวอย่าง
ภาพสามภาพด้านล่างแสดงให้เห็นถึงแนวคิดของกฎของ Avogadro ซึ่งเกี่ยวข้องกับปริมาตรที่ก๊าซครอบครองและจำนวนโมเลกุลของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์
หรือ
ปริมาตรของก๊าซไฮโดรเจนเป็นสองเท่า แต่ใช้ภาชนะที่มีขนาดเท่ากับก๊าซออกซิเจน
ยังไม่มีข้อความ
ยังไม่มีข้อความ
อ้างอิง
- Bernard Fernandez, PhD. (กุมภาพันธ์ 2552). สมมติฐานสองข้อของ Avogadro (1811) . นำมาจาก: bibnum.education.fr
- นูเรียมาร์ติเนซเมดินา (5 กรกฎาคม 2555). Avogadro นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ชาวอิตาลีในศตวรรษที่ 19 นำมาจาก: rtve.es
- Muñoz R. และ Bertomeu Sánchez JR (2003) ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ในหนังสือเรียน: สมมติฐานของ Avogadro, Enseñanza de las Ciencias, 21 (1), 147-161
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1 กุมภาพันธ์ 2561). กฎของ Avogadro คืออะไร? นำมาจาก: thoughtco.com
- บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (2559 26 ตุลาคม). กฎหมายของ Avogadro สารานุกรมบริแทนนิกา. นำมาจาก: britannica.com
- หยาง SP (2002). ผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนที่ใช้ในการยุบภาชนะที่ปิดสนิทและแสดงให้เห็นถึงกฎของ Avogadro เคมี. นักการศึกษา. เล่มที่ 7, หน้า: 37-39.
- กลาสสโตน, S. (2511). บทความเกี่ยวกับเคมีเชิงกายภาพ. 2 ให้ Exp. กองบรรณาธิการ Aguilar