Образовака🧪 Химия8 классПростые вещества

Закон Авогадро

Средняя оценка: 4

Всего получено оценок: 562.

Высчитать объём, молярную массу, количество газообразного вещества и относительную плотность газа помогает закон Авогадро в химии. Гипотеза была сформулирована Амедео Авогадро в 1811 году, а позже была подтверждена экспериментально.

Закон

Первым исследовал реакции газов Жозеф Гей-Люссак в 1808 году. Он сформулировал законы теплового расширения газов и объёмных отношений, получив из хлористого водорода и аммиака (двух газов) кристаллическое вещество – NH₄Cl (хлорид аммония). Выяснилось, что для его создания необходимо взять одинаковые объёмы газов. При этом если один газ был в избытке, то «лишняя» часть после реакции оставалась неиспользованной.

Чуть позже Авогадро сформулировал вывод о том, что при одинаковых температурах и давлении равные объёмы газов содержат одинаковое количество молекул. При этом газы могут обладать разными химическими и физическими свойствами.

Из закона Авогадро вытекает два следствия:

первое – один моль газа при равных условиях занимает одинаковый объём;
второе – отношение масс одинаковых объёмов двух газов равно отношению их молярных масс и выражает относительную плотность одного газа по другому (обозначается D).

Нормальными условиями (н.у.) считаются давление Р=101,3 кПа (1 атм) и температура Т=273 К (0°С). При нормальных условиях молярный объём газов (объём вещества к его количеству) составляет 22,4 л/моль, т.е. 1 моль газа (6,02 ∙ 10²³ молекул – постоянное число Авогадро) занимает объём 22,4 л. Молярный объём (V_m) – постоянная величина.

Решение задач

Главное значение закона – возможность проводить химические расчёты. На основе первого следствия закона можно вычислить количество газообразного вещества через объём по формуле:

n = V/V_m,

где V – объём газа, V_m – молярный объём, n – количество вещества, измеряемое в молях.

Второй вывод из закона Авогадро касается расчёта относительной плотности газа (ρ). Плотность высчитывается по формуле m/V. Если рассматривать 1 моль газа, то формула плотности будет выглядеть следующим образом:

ρ_(газа)= M/V_m,

где M – масса одного моля, т.е. молярная масса.

Для расчёта плотности одного газа по другому газу необходимо знать плотности газов. Общая формула относительной плотности газа выглядит следующим образом:

D₍_y)x = ρ(x) / ρ(y),

где ρ(x) – плотность одного газа, ρ(y) – второго газа.

Если подставить в формулу подсчёт плотности, то получится:

D₍_y)x = M(х) / V_m/ M(y) / V_m.

Молярный объём сокращается и остаётся

D₍_y)x = M(х) / M(y).

Рассмотрим практическое применение закона на примере двух задач:

Сколько литров СО₂ получится из 6 моль MgCO₃ при реакции разложения MgCO₃ на оксид магния и углекислый газ (н.у.)?
Чему равна относительная плотность CO₂ по водороду и по воздуху?

Сначала решим первую задачу.

Дано:

n(MgCO₃) = 6 моль

V(СО₂) = ?

Решение:

MgCO₃= MgO+CO₂

Количество карбоната магния и углекислого газа одинаково (по одной молекуле), поэтому n(CO₂) = n(MgCO₃) = 6 моль. Из формулы n = V/V_m можно вычислить объём:

V = nV_m, т.е. V(CO₂) = n(CO₂) ∙ V_m = 6 моль ∙ 22,4 л/моль = 134,4 л

Ответ: V(СО₂) = 134,4 л

Решение второй задачи:

D_(H2)CO₂ = M(CO₂) / M(H₂) = 44 г/моль / 2 г/моль = 22;
D_(возд)CO₂ = M(CO₂) / M_(возд) = 44 г/моль / 29 г/моль = 1,52.

Рис. 3. Формулы количества вещества по объёму и относительной плотности.

Формулы закона Авогадро работают только для газообразных веществ. Они не применимы к жидкостям и твёрдым веществам.

Что мы узнали?

Согласно формулировке закона равные объёмы газов при одинаковых условиях содержат одинаковое количество молекул. При нормальных условиях (н.у.) величина молярного объёма постоянна, т.е. V_m для газов всегда равняется 22,4 л/моль. Из закона следует, что одинаковое количество молекул разных газов при нормальных условиях занимают одинаковый объём, а также относительная плотность одного газа по другому – отношение молярной массы одного газа к молярной массе второго газа.