Avogadro hüpoteesi mõistmine

Esialgu ei osanud keemikud, isegi Guy Lussac, kes oli tuntud oma mahu suhte seaduse poolest, selgitada, miks reaktantide ja saaduste gaasi maht on lihtne täisarvude suhe. Selle põhjuseks on asjaolu, et tol ajal pidasid keemikud elemendi osakesi aatomiteks ja subatoomsed osakesed (elektronid, prootonid, neutronid) polnud veel teada. Sellele probleemile saadi vastus 1811. aastal, kui Itaalia füüsik Amadeo Avogadro avaldas hüpoteesi, mida nimetati Avogadro hüpoteesiks.

Tuginedes Avogadro hüpotees, see öeldud, et osakesed elemendi ei pea olema sõltumatu aatomit, kuid võib olla kombinatsioon mitmest samadest aatomitest nimetatakse elementaarseks molekulidega.

Selle põhjal esitas Avogadro hüpoteesi, mis väidab, et "samal temperatuuril ja rõhul sisaldavad sama mahuga gaasid sama arvu molekule".

Seega võib järeldada, et gaasiliste ainete mahu suhe on sama kui reaktsioonis olevate molekulide arvu suhe või gaasiliste ainete mahu suhe on ekvivalentse reaktsioonivõrrandi koefitsientide suhe. Näiteks vee moodustumisel on Guy Lussaci ruumala suhe 2: 1: 2.

(Loe ka: Keemia fikseeritud võrdluse seadus)

Keemikud ei suutnud seda seletada, sest kui aatomid seisaksid üksi ja kirjutataks reaktsioonivõrrandi abil, oleks ruumala suhe 2: 1: 1.

2H (g) + 1o (g) -> 1H 2 O (g)

See pole kindlasti kooskõlas tehtud katsetega. Kuid Avogadro hüpoteesi kasutades saab seda seletada, sest vee moodustumisel on vesiniku, hapniku ja vee iga molekuli suhe sama, mis mahu suhe, mis on 2: 1: 2. Siis saab vee moodustamise protsessi kirjutada järgmise võrrandiga:

2H 2 (g) + O 2 (g) -> 2H 2 O (g)

Koefitsienti 1 tavaliselt ei kirjutata, nii et ülaltoodud võrrandi saab kirjutada:

2H 2 (g) + O 2 (g) -> 2H 2 O (g)

Avogadro seadus ütleb, et üks mool gaasi STP olekus hõivab 22,4 liitrit, samal ajal kui ühel moolil gaasil on aine 6,02 x 1023 aluselist osakest (aatomit või molekuli). Avogadro seadus rakendab suhet:

gaasimaht X / gaasimaht y = gaasimolekulide arv X / gaasimolekulide arv y = gaasikoefitsient x / gaasikoefitsient y

Näide:

Teatud temperatuuridel ja rõhkudel, H2 gaasi reageerib N 2 gaasina NH 3 gaasi mahtude suhtega 3: 1: 2. Kui reageerib 7,525 x 1022 gaasilise vesiniku molekuli, siis kui palju moodustub ammoniaagi molekule?

Vastus

Avogadro seaduse kohaselt on sama temperatuuri ja rõhu korral sama mahuga gaasidel sama arv molekule.

H2 (g) + 3N2 (g) -> 2NH3 (g)

3 L 1 L 2L

Kogus NH 3 moodustatud = 2VNH 3 / 3VH 2 = x / 7,52 x 1022

x = 5,02 x 1022 molekuli.