Pochopenie Avogadrovej hypotézy

Chemici, ani Guy Lussac, ktorý bol známy svojím zákonom o pomere objemu, spočiatku nedokázali vysvetliť, prečo je objem plynu reaktantov a produktov jednoduchý pomer celých čísel. Je to preto, lebo v tom čase chemici považovali častice prvku za atómy a subatomárne častice (elektróny, protóny, neutróny) ešte neboli známe. Tento problém bol zodpovedaný v roku 1811, keď Amadeo Avogadro, fyzik z Talianska, vyslovil hypotézu, ktorá sa volala Avogadrova hypotéza.

Na základe Avogadrovej hypotézy sa uvádza, že častice prvku nemusia byť nezávislými atómami, ale môže ísť o kombináciu niekoľkých rovnakých atómov, ktoré sa nazývajú elementárne molekuly.

Na tomto základe predložil Avogadro hypotézu, ktorá uvádza, že „pri rovnakej teplote a tlaku obsahujú plyny rovnakého objemu rovnaký počet molekúl“.

Možno teda dospieť k záveru, že objemový pomer plynných látok je rovnaký ako pomer počtu molekúl v reakcii alebo objemový pomer plynných látok je pomerom koeficientov v ekvivalentnej reakčnej rovnici. Napríklad pri tvorbe vody je objemový pomer Guya Lussaca 2: 1: 2.

(Prečítajte si tiež: Zákon stáleho porovnania v chémii)

Chemici to nedokázali vysvetliť, pretože ak by atómy stáli osamotene a písali by sa pomocou reakčnej rovnice, bol by objemový pomer 2: 1: 1.

2H (g) + 10 (g) -> 1 H20 (g)

To určite nie je v súlade s uskutočnenými experimentmi. Ale použitím Avogadrovej hypotézy sa to dá vysvetliť, pretože pri tvorbe vody je pomer každej molekuly vodíka, kyslíka a vody rovnaký ako objemový pomer, ktorý je 2: 1: 2. Potom možno proces formovania vody napísať nasledujúcou rovnicou:

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

Koeficient 1 však zvyčajne nie je zapísaný, takže je možné zapísať vyššie uvedenú rovnicu:

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

Avogadrov zákon hovorí, že jeden mol plynu v stave STP zaberá objem 22,4 litra, zatiaľ čo jeden mol plynu má 6,02 x 1023 základných častíc (atómov alebo molekúl) látky. Na vzťah sa vzťahuje Avogadrov zákon:

objem plynu X / objem plynu y = počet molekúl plynu X / počet molekúl plynu y = koeficient plynu x / koeficient plynu y

Príklad:

V určitých teplotách a tlakoch, plyn reaguje s H2 N 2 plynu, za vzniku NH 3 plynu s objemovom pomere 3: 1: 2. Ak reaguje 7,525 x 1022 molekúl plynného vodíka, koľko molekúl amoniaku sa vytvorí?

Odpoveď

Podľa Avogadrovho zákona budú mať plyny rovnakého objemu pri rovnakej teplote a tlaku rovnaký počet molekúl.

H2 (g) + 3N 2 (g) -> 2NH 3 (g)

3 L 1 L 2L

Množstvo NH 3 vytvorená = 2VNH 3 / 3VH 2 = x / 7,52 x 1022

x = 5,02 x 1022 molekúl.