Zrozumienie hipotezy Avogadro

Początkowo chemicy, nawet Guy Lussac, który był znany ze swojego prawa stosunku objętości, nie potrafili wyjaśnić, dlaczego objętość gazu reagentów i produktów jest prostym stosunkiem liczby całkowitej. Dzieje się tak, ponieważ w tamtym czasie chemicy uważali, że cząstki pierwiastka to atomy, a cząstki subatomowe (elektrony, protony, neutrony) nie były jeszcze znane. Na ten problem odpowiedziano w 1811 roku, kiedy fizyk z Włoch Amadeo Avogadro sformułował hipotezę, którą nazwano hipotezą Avogadro.

Oparte na Hipoteza Avogadro, Stwierdzono, że cząstki pierwiastka nie muszą być niezależnymi atomami, ale mogą być połączeniem kilku takich samych atomów, które nazywane są cząsteczkami elementarnymi.

Na tej podstawie Avogadro wysuwa hipotezę, która głosi, że „przy tej samej temperaturze i ciśnieniu gazy o tej samej objętości zawierają taką samą liczbę cząsteczek”.

Można więc wywnioskować, że stosunek objętości substancji gazowych jest taki sam jak stosunek liczby cząsteczek w reakcji lub stosunek objętości substancji gazowych to stosunek współczynników w równoważnym równaniu reakcji. Na przykład przy tworzeniu się wody stosunek objętości Guya Lussaca wynosi 2: 1: 2.

(Przeczytaj także: Prawo stałego porównania w chemii)

Chemicy nie potrafili tego wyjaśnić, ponieważ gdyby atomy stały same i zostały zapisane przy użyciu równania reakcji, stosunek objętości wyniósłby 2: 1: 1.

2H_(sol) + 1O_(sol) -> 1 godz₂O_(sol)

Z pewnością nie jest to zgodne z przeprowadzonymi eksperymentami. Ale używając hipotezy Avogadro można to wyjaśnić, ponieważ w tworzeniu wody stosunek każdej cząsteczki wodoru, tlenu i wody jest taki sam jak stosunek objętości, który wynosi 2: 1: 2. Następnie proces tworzenia wody można zapisać za pomocą następującego równania:

2H_{2 (g)} + O_{2 (g)} -> 2 godz₂O_(sol)

Jednak współczynnik 1 zwykle nie jest zapisywany, więc powyższe równanie można zapisać:

2H_{2 (g)} + O_{2 (g)} -> 2 godz₂O_(sol)

Prawo Avogadro mówi, że jeden mol gazu w stanie STP zajmuje objętość 22,4 litra, podczas gdy jeden mol gazu ma 6,02 x 1023 podstawowych cząstek (atomów lub cząsteczek) substancji. Prawo Avogadro dotyczy relacji:

objętość gazu X / objętość gazu y = liczba cząsteczek gazu X / liczba cząsteczek gazu y = współczynnik gazu x / współczynnik gazu y

Przykład:

W określonej temperaturze i ciśnieniu gazowy H2 reaguje z gazem N.₂ tworzą gaz NH₃ o stosunku objętości 3: 1: 2. Jeśli reaguje 7,525 x 1022 cząsteczek wodoru, ile cząsteczek amoniaku powstaje?

Odpowiedź

Zgodnie z prawem Avogadro, przy tej samej temperaturze i ciśnieniu gazy o tej samej objętości będą miały taką samą liczbę cząsteczek.

H._{2 (g)} + 3N_{2 (g)} -> 2 NH_{3 (g)}

3 L 1 L 2L

Razem NH₃ utworzony = 2VNH₃/ 3VH₂ = x / 7,52 x 1022

x = 5,02 x 1022 cząsteczek.