Νόμος του Avogadro – Ορισμός, Τύπος, Παραδείγματα

Νόμος του Avogadro δηλώνει ότι ο όγκος ενός ιδανικού αερίου είναι ευθέως ανάλογος με τον αριθμό των γραμμομορίων αερίου, υπό συνθήκες σταθερής θερμοκρασίας και πίεσης. Καθώς ο αριθμός των mol ενός αερίου αυξάνεται, ο όγκος αυξάνεται αναλογικά. Αυτό είναι ανεξάρτητο από το μέγεθος των σωματιδίων του αερίου ή τη μοριακή τους μάζα, επομένως τα αέρια διαφορετικών στοιχείων και ενώσεων είναι συγκρίσιμα μεταξύ τους.

Φυσικά, όπως συμβαίνει με κάθε νόμο ιδανικών αερίων, η συμπεριφορά των πραγματικών αερίων αποκλίνει ελαφρώς από την προβλεπόμενη συμπεριφορά. Ο νόμος υποθέτει ότι κάθε σωματίδιο αερίου δεν έχει όγκο και ότι τα σωματίδια αναπηδούν το ένα από το άλλο και το δοχείο τους σε απόλυτα ελαστικές συνθήκες. Τα πραγματικά μόρια αερίου έχουν όγκο και μπορούν να έλκονται ή να απωθούνται το ένα από το άλλο. Ακόμα κι έτσι, ο νόμος του Avogadro είναι μια χρήσιμη προσέγγιση που είναι αρκετά ακριβής για πραγματικά αέρια υπό κανονικές συνθήκες.

Ιστορικό

Ο νόμος πήρε το όνομα του Amedeo Avogadro. Το 1812, ο Avogadro υπέθεσε ότι δύο δείγματα ιδανικών αερίων περιείχαν τον ίδιο αριθμό μορίων εάν ήταν στην ίδια θερμοκρασία και πίεση. Για παράδειγμα, ένα φιαλίδιο αερίου υδρογόνου και ένα φιαλίδιο αερίου αζώτου περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων στον ίδιο όγκο, θερμοκρασία και πίεση, παρόλο που τα αέρια έχουν διαφορετικές ταυτότητες.

Ο νόμος του Avogadro είναι επίσης γνωστός ως υπόθεση του Avogadro ή αρχή του Avogadro. Σχετίζεται με τους άλλους νόμους του ιδανικού αερίου:τον νόμο του Boyle (1662), τον νόμο του Charles (1787) και τον νόμο του Gay-Lussac (1808). Ο Γάλλος φυσικός και μαθηματικός André-Marie Ampère δημοσίευσε τον ίδιο νόμο με τον Avogadro, αλλά το 1814. Στη Γαλλία, η σχέση ονομάστηκε υπόθεση του Ampère , Υπόθεση Avogadro–Ampère , ή υπόθεση Ampère–Avogadro .

Τύπος νόμου του Avogadro

Υπάρχουν τέσσερις συνήθεις τύποι που αντιπροσωπεύουν το νόμο του Avogadro, όπου V είναι όγκος, n είναι ο αριθμός γραμμομορίων αερίου και k είναι μια σταθερά:

V ∝ n
V/n =k
V₁ /n₁ =V₂ /n₂
V₁ n₂ =V₂ n₁

Επειδή ο όγκος και ο αριθμός των γραμμομορίων είναι ευθέως ανάλογα μεταξύ τους, ένα γράφημα του όγκου έναντι του αριθμού των γραμμομορίων είναι μια ευθεία γραμμή, που εκτείνεται προς τα πάνω από την αρχή.

Παράδειγμα του νόμου του Avogadro στην καθημερινή ζωή

Το καλύτερο παράδειγμα του νόμου του Avogadro είναι η ανατίναξη ενός μπαλονιού. Ο όγκος του μπαλονιού αυξάνεται καθώς προσθέτετε mole αερίου. Ομοίως, όταν ξεφουσκώνετε ένα μπαλόνι, αέριο φεύγει από το μπαλόνι και ο όγκος του συρρικνώνεται.

Πρόβλημα παραδείγματος νόμου του Avogadro

Ένας όγκος αερίου 13,5 L περιέχει 0,000524 mol αερίου αζώτου. Αν υποθέσουμε ότι η θερμοκρασία και η πίεση του αερίου παραμένουν αμετάβλητες, τι όγκο γεμίζουν 0,00144 moles του αερίου;

Πρώτα, γράψτε τι γνωρίζετε και προσδιορίστε την άγνωστη τιμή:

V₁ =13,5 L
V₂ =?
n₁ =0,000524 mol
n₂ =0,00144 mol

Στη συνέχεια, συνδέστε τις τιμές στον τύπο του νόμου του Avogadro και αναδιατάξτε την εξίσωση για να υπολογίσετε την απάντηση:

V₁ /n₁ =V₂ /n₂
13,5 L / 0,000524 mol =V₂ / 0,00144 mol
V₂ / 0,00144 mol =13,5 L / 0,000524 mol
V₂ =(13,5 L / 0,000524 mol) (0,00144 mol)
V₂ =37,1 L

Δείτε ένα άλλο πρόβλημα παραδείγματος νόμου του Avogadro.

Αναφορές

• Avogadro, Amedeo (1810). «Essai d’une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps, et les αναλογίες selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons». Journal de Physique . 73:58–76. Αγγλική μετάφραση
• Castka, Joseph F.; Metcalfe, Η. Clark; Davis, Raymond E.; Williams, John E. (2002). Σύγχρονη Χημεία . Χολτ, Ράινχαρτ και Ουίνστον. ISBN 978-0-03-056537-3.
• Scheidecker-Chevallier, Myriam (1997). «L’hypothèse d’Avogadro (1811) et d’Ampère (1814):la distinction atome/molécule et la théorie de la combinaison chimique». Revue d'Histoire des Sciences (στα γαλλικά). 50 (1/2):159–194. doi:10.3406/rhs.1997.1277