所述阿伏伽德罗的法律推测,等体积的所有气体,在所述相同的温度和压力下,具有相同数目的分子。意大利物理学家阿玛多·阿沃加德罗(Amadeo Avogadro)于1811年提出了两个假设:第一个假设是元素气体的原子在一起存在于分子中,而不是像约翰·道尔顿所说的那样作为独立的原子存在。
第二个假设说,在恒定压力和温度下等体积的气体具有相同数量的分子。阿沃加德罗关于气体中分子数目的假说直到1858年才被接受,当时意大利化学家斯坦尼斯劳·坎尼扎罗(Stanislao Cannizaro)以此为基础建立了一个逻辑化学系统。
可以从阿伏伽德罗定律推论出以下结论:对于给定质量的理想气体,如果温度和压力恒定,则其体积和分子数成正比。这也意味着理想行为气体的摩尔体积对于所有对象都是相同的。
例如,给定多个标有A到Z的气球,它们都将被填充,直到充气到5升为止。每个字母对应一个不同的气体种类。也就是说,其分子具有自己的特征。阿伏伽德罗定律指出,所有气球都容纳相同数量的分子。
根据阿沃加德罗的假设,如果现在将气球充气到10升,则将引入两倍的初始气态摩尔数。
它由什么组成和度量单位
阿伏加德罗定律指出,对于理想气体的质量,如果温度和压力恒定,则气体的体积和摩尔数成正比。在数学上可以用以下等式表示:
V / n = K
V =气体体积,通常以升表示。
n =以摩尔计的物质量。
此外,根据所谓的理想气体定律,我们可以得到:
PV = nRT
P =气压通常以大气压(atm),汞的毫米(mmHg)或帕斯卡(Pa)表示。
V =以升(L)表示的气体体积。
n =摩尔数。
T =气体温度,以摄氏度,华氏度或开氏度表示(0ºC等于273.15K)。
R =理想气体的通用常数,可以用各种单位表示,其中有以下几种:0.08205 L·atm / K.mol(L·atm K -1.mol -1);8.314 J / K.mol (JK -1.mol -1)(J为焦耳); 和1.987卡/千摩尔(cal.K -1.MOL -1)(CAL是卡路里)。
用L表示时减去R的值
一摩尔气体在压力大气压和0ºC(等于273K)下占据的体积为22.414升。
R = PV / T
R = 1 atm x 22,414(L / mol)/(273ºK)
R = 0.082 L atm /摩尔K
理想气体方程式(PV = nRT)可以写成:
V / n = RT / P的
如果假设温度和压力是恒定的,因为R是恒定的,则:
RT / P = K
然后:
V / n = K
这是阿伏伽德罗定律的结果:在恒定的温度和压力下,理想气体所占的体积与该气体的摩尔数之间存在恒定的关系。
阿伏伽德罗定律的通常形式
如果您有两种气体,则先前的方程式如下:
V 1 / n 1 = V 2 / n 2
该表达式也写为:
V 1 / V 2 = n 1 / n 2
上面显示了指示的比例关系。
在他的假设中,阿沃加德罗指出,在相同体积,相同温度和压力下的两种理想气体包含相同数量的分子。
扩展地说,对于真实气体也是如此。例如,在相同的温度和压力下,等体积的O 2和N 2包含相同数量的分子。
实际气体显示出与理想行为的微小偏差。但是,阿沃加德罗定律对于在足够低的压力和高温下的真实气体近似有效。
后果与影响
阿伏加德罗定律的最重要结果是理想气体的常数R对所有气体具有相同的值。
R = PV / nT
因此,如果两种气体的R恒定:
P 1 V 1 / nT 1 = P 2 V 2 / n 2 T 2 =常数
后缀1和2代表两种不同的理想气体。结论是1摩尔气体的理想气体常数与气体的性质无关。这样,在给定的温度和压力下,此气体量所占的体积将始终相同。
应用阿沃加德罗定律的结果是发现,在1个大气压,0摄氏度(273K)的温度下,1摩尔气体占22.414升。
另一个明显的结果是:如果压力和温度恒定,则当气体量增加时,其体积也会增加。
起源
1811年,阿伏加德罗根据道尔顿的原子论和盖伊·卢萨克关于分子运动矢量的定律提出了他的假设。
盖·卢萨克(Gay-Lussac)在1809年得出的结论是:“气体,无论其可混合的比例如何,总会产生以体积计量的元素总是另一种元素的倍数的化合物”。
同一作者还表明“气体的组合总是根据非常简单的体积关系发生的”。
Avogadro指出,气相化学反应涉及反应物和产物的分子种类。
根据该陈述,反应物和产物分子之间的关系必须为整数,因为在反应之前(单个原子)键断裂的可能性很小。但是,摩尔量可以表示为分数。
就其本身而言,组合体积定律表明,气体体积之间的数值关系也很简单且是整数。这导致气体物种的体积和分子数量之间的直接关联。
阿伏加德罗假说
阿伏加德罗提出气体分子是双原子的。这解释了两体积的分子氢与一体积的分子氧如何结合产生两体积的水。
此外,Avogadro提出,如果等体积的气体包含相等数量的粒子,则气体的密度之比应等于这些粒子的分子质量之比。
显然,将d1除以d2得出商m1 / m2,因为两种物质的气态质量所占体积相同,并且抵消:
d1 / d2 =(m1 / V)/(m2 / V)
d1 / d2 = m1 / m2
阿伏加德罗的号码
一摩尔包含6.022 x 10 23分子或原子。这个数字称为Avogadro的数字,尽管他不是计算它的人。让·皮埃尔(Jean Pierre),1926年诺贝尔奖获得者,进行了相应的测量,并以纪念阿伏加德罗的名字命名。
阿伏加德罗的实验
阿沃加德罗定律的一个非常简单的演示包括将乙酸放入玻璃瓶中,然后加入碳酸氢钠,并用气球封闭瓶口,以防止气体从瓶内进入或排出。 。
乙酸与碳酸氢钠反应,从而释放出CO 2。气体积聚在气球中导致其膨胀。从理论上讲,气球所达到的体积与Avogadro定律所述的CO 2分子数量成正比。
但是,该实验有局限性:球囊是弹性体;球囊是弹性体。因此,由于其壁由于CO 2的积累而伸展,因此在其中产生了抵抗其伸展并试图减小气球体积的力。
试验商用容器
阿沃加德罗定律的另一个说明性实验是使用汽水罐和塑料瓶。
对于汽水罐,将碳酸氢钠倒入其中,然后添加柠檬酸溶液。这些化合物相互反应,释放出CO 2气体,该气体累积在罐内。
随后,加入浓氢氧化钠溶液,其具有“隔离” CO 2的功能。然后通过使用胶带快速封闭罐子的内部。
在一定时间后,观察到罐收缩,表明CO 2的存在减少了。然后,可以认为,根据阿伏加德罗定律,罐的体积减少了,相当于CO 2分子数量的减少。
在装有瓶子的实验中,遵循与汽水罐相同的步骤,并且当添加NaOH时,用盖子将瓶子的嘴关闭;同样,观察到瓶壁的收缩。结果,可以进行与苏打的情况相同的分析。
例子
下面的三个图像说明了阿伏加德罗定律的概念,涉及气体占据的体积以及反应物和产物的分子数量。
要么
氢气的体积是原来的两倍,但它占据的容器的尺寸与气态氧气的体积相同。
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参考文献
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