Зако́н Авога́дро — закон, согласно которому в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температурах и давлениях, содержится одно и то же количество молекул. В виде гипотезы был сформулирован в 1811 году Амедео Авогадро , профессором физики в Турине . Гипотеза была подтверждена многочисленными экспериментальными исследованиями и поэтому стала называться законом Авогадро , став впоследствии (через 50 лет, после съезда химиков в Карлсруэ ) количественной основой современной химии ( стехиометрии ) . Закон Авогадро точно выполняется для идеального газа , а для реальных газов он является тем более точным, чем газ более разреженный.

История

Первые количественные исследования реакций между газами принадлежат французскому ученому Гей-Люссаку . Он является автором законов о тепловом расширении газов и закона объемных отношений . Эти законы были теоретически объяснены в 1811 году итальянским физиком Амедео Авогадро . Примечательным является тот факт, что при жизни открытие Авогадро осталось незамеченным из-за критики со стороны авторитетных химиков той эпохи — Йёнса Якоба Берцелиуса и Джона Дальтона , которые отрицали возможность существования двухатомных молекул простых веществ. И только в 1858 году работа Авогадро была случайно обнаружена итальянским химиком Станислао Канниццаро и обнародована в 1860 году на Первом международном химическом конгрессе химиков в Карлсруэ (Германия).

Следствия закона

Первое следствие из закона Авогадро: один моль (одинаковое количество молей) любого газа при одинаковых — изобарных и изотермических — условиях занимает одинаковый объём .

Согласно закону Авогадро, одно и то же количество молекул любого газа занимает при одинаковых условиях один и тот же объём. С другой стороны, 1 моль любого вещества содержит (по определению) одинаковое (англ.) ( (например, молекул). Отсюда следует, что при определённых температуре и давлении 1 моль любого вещества в газообразном состоянии занимает один и тот же объём.

В частности, при стандартных условиях , то есть при температуре T = 273,15 К (0 °C) и давлении P = 101 325 Па , объём 1 моля идеального газа равен 22,413 969 54… л . Эту физическую константу называют стандартным молярным объёмом идеального газа и обозначают V _m . Найти молярный объём при других температуре и давлении можно с помощью уравнения Клапейрона :

${\displaystyle V_{\rm {m}}={\frac {RT}{P}}}$ , где R = 8,314 462 618 153 24 (точно) Дж/(моль·К) — универсальная газовая постоянная .

Второе следствие из закона Авогадро: молярная масса первого газа равна произведению молярной массы второго газа на относительную плотность первого газа ко второму .

Это положение имело важное значение для развития химии, так как оно дает возможность определять молекулярную массу веществ, способных переходить в газообразное или парообразное состояние (см. Атомно-молекулярное учение ). Если через μ обозначить молекулярную массу вещества и через ρ′ — его относительную плотность в газообразном состоянии, то отношение μ / ρ′ должно быть постоянным для всех веществ. Опыт показал, что для всех изученных веществ, переходящих в газообразное состояние без разложения, эта постоянная равна 28,9 а.е.м. (атомных единицы массы), если при определении относительную плотность исходить из плотности воздуха ; но эта постоянная будет равняться 2 а.е.м. , если принять за единицу плотность водорода . Обозначив эту постоянную, или, что то же, общее для всех газов отношение молекулярной массы к относительной плотности через С , мы из формулы имеем с другой стороны μ′ = ρ′ C . Так как относительная плотность ρ′ газа определяется легко, то, подставив её значение в формулу, можно вывести и неизвестную молекулярную массу данного вещества.

Пример использования закона Авогадро

Элементный анализ одного из углеводородов , выполненный А. М. Бутлеровым , указывал, что отношение атомного содержания углерода к водороду составляет в нём 1 к 2, а потому его относительный состав может быть выражен формулой СН ₂ или C ₂ H ₄ , C ₄ H ₈ и вообще (СН ₂ ) _n . Молекулярная масса этого углеводорода определяется, следуя закону Авогадро, из плотности его пара, которая оказалась в 5,85 раз больше плотности воздуха; отсюда молекулярная масса этого вещества равна ρ′ C = 5,85 · 28,9 а.е.м. = 169,06 а.е.м. Формуле C ₁₁ H ₂₂ отвечает молекулярная масса 154 а.е.м. , формуле C ₁₂ H ₂₄ — 168 а.е.м. , а C ₁₃ H ₂₆ — 182 а.е.м. Формула C ₁₂ H ₂₄ ( циклододекан ) близко отвечает наблюдаемой величине, а потому она и должна выражать собой состав молекулы исследуемого углеводорода (CH ₂ ) _n .

Примечания

Литература

• Авогадро закон // Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров . Ред. кол. Д. М. Алексеев, А. М. Бонч-Бруевич , А. С. Боровик и др. — М. : Советская энциклопедия, 1983. — С. 8. — 928 с. — 100 000 экз.

Ссылки

• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.