UNDANG-UNDANG AVOGADRO: UNIT PENGUKURAN DAN EKSPERIMEN - KIMIA - 2026

The hukum Avogadro mengandaikan bahawa jumlah yang sama semua gas, di dalam suhu dan tekanan yang sama, mempunyai jumlah yang sama molekul. Amadeo Avogadro, seorang ahli fizik Itali, mengemukakan dua hipotesis pada tahun 1811: yang pertama mengatakan bahawa atom unsur unsur bersatu dalam molekul dan bukannya wujud sebagai atom yang terpisah, seperti yang dikatakan oleh John Dalton.

Hipotesis kedua mengatakan bahawa jumlah gas yang sama pada tekanan dan suhu berterusan mempunyai bilangan molekul yang sama. Hipotesis Avogadro yang berkaitan dengan jumlah molekul dalam gas tidak diterima hingga tahun 1858, ketika ahli kimia Itali Stanislao Cannizaro membina sistem kimia logik berdasarkannya.

Berikut ini dapat disimpulkan dari undang-undang Avogadro: untuk suatu jisim gas ideal, isipadu dan bilangan molekulnya berkadar langsung jika suhu dan tekanannya tetap. Ini juga menunjukkan bahawa isipadu molar gas berkelakuan ideal adalah sama untuk semua.

Sebagai contoh, diberi sebilangan belon, berlabel A hingga Z, semuanya diisi sehingga mereka melambung ke volume 5 liter. Setiap huruf sesuai dengan spesies gas yang berbeza; iaitu molekulnya mempunyai ciri tersendiri. Undang-undang Avogadro menyatakan bahawa semua belon mempunyai bilangan molekul yang sama.

Sekiranya belon sekarang meningkat hingga 10 liter, menurut hipotesis Avogadro, dua kali ganda tahi lalat gas awal akan diperkenalkan.

Apa itu terdiri dan unit ukuran

Undang-undang Avogadro menyatakan bahawa, untuk jisim gas yang ideal, isipadu gas dan bilangan tahi lalat berkadar langsung jika suhu dan tekanannya tetap. Secara matematik dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

V / n = K

V = isipadu gas, umumnya dinyatakan dalam liter.

n = jumlah bahan yang diukur dalam tahi lalat.

Juga, dari undang-undang gas ideal yang disebut, kita mempunyai yang berikut:

PV = nRT

P = tekanan gas biasanya dinyatakan dalam atmosfer (atm), dalam mm merkuri (mmHg) atau di Pascal (Pa).

V = isipadu gas dinyatakan dalam liter (L).

n = bilangan mol.

T = suhu gas dinyatakan dalam darjah Celsius, darjah Fahrenheit atau darjah Kelvin (0 ºC sama dengan 273.15K).

R = pemalar sejagat gas ideal, yang dapat dinyatakan dalam pelbagai unit, di antaranya yang berikut menonjol: 0,08205 L · atm / K.mol (L · atm K ^-1 .mol ^-1 ); 8.314 J / K. mol (JK ^-1 .mol ^-1 ) (J adalah joule); dan 1.987 cal / Kmol (cal.K ^-1. mol ^-1 ) (cal adalah kalori).

Pengurangan nilai R apabila dinyatakan dalam L

Isi padu mol gas pada atmosfera tekanan dan 0 ºC bersamaan 273K ialah 22.414 liter.

R = PV / T

R = 1 atm x 22,414 (L / mol) / (273 ºK)

R = 0.082 L atm / mol.K

Persamaan gas ideal (PV = nRT) boleh ditulis seperti berikut:

V / n = RT / P

Sekiranya suhu dan tekanan dianggap tetap, kerana R adalah pemalar, maka:

RT / P = K

Kemudian:

V / n = K

Ini adalah konsekuensi dari undang-undang Avogadro: adanya hubungan tetap antara isipadu gas ideal dan jumlah mol gas itu, untuk suhu dan tekanan yang tetap.

Bentuk undang-undang Avogadro yang biasa

Sekiranya anda mempunyai dua gas, maka persamaan sebelumnya menjadi berikut:

V ₁ / n ₁ = V ₂ / n ₂

Ungkapan ini juga ditulis sebagai:

V ₁ / V ₂ = n ₁ / n ₂

Di atas menunjukkan hubungan proporsionaliti yang ditunjukkan.

Dalam hipotesisnya, Avogadro menunjukkan bahawa dua gas ideal dalam isipadu yang sama dan pada suhu dan tekanan yang sama mengandungi bilangan molekul yang sama.

Secara meluas, perkara yang sama berlaku untuk gas sebenar; sebagai contoh, isipadu O ₂ dan N ₂ yang sama mengandungi bilangan molekul yang sama apabila berada pada suhu dan tekanan yang sama.

Gas nyata menunjukkan penyimpangan kecil dari tingkah laku ideal. Walau bagaimanapun, undang-undang Avogadro berlaku untuk gas nyata pada tekanan yang cukup rendah dan pada suhu tinggi.

Akibat dan implikasi

Akibat yang paling ketara dari undang-undang Avogadro adalah bahawa pemalar R untuk gas ideal mempunyai nilai yang sama untuk semua gas.

R = PV / nT

Jadi jika R tetap bagi dua gas:

P ₁ V ₁ / nT ₁ = P ₂ V ₂ / n ₂ T ₂ = pemalar

Akhiran 1 dan 2 mewakili dua gas ideal yang berbeza. Kesimpulannya ialah pemalar gas yang ideal untuk 1 mol gas tidak bergantung pada sifat gas. Maka isipadu yang dihuni oleh jumlah gas ini pada suhu dan tekanan tertentu akan selalu sama.

Akibat dari penerapan undang-undang Avogadro adalah penemuan bahawa 1 mol gas menempati isipadu 22.414 liter pada tekanan 1 atmosfera dan pada suhu 0 ºC (273K).

Akibat lain yang jelas adalah yang berikut: jika tekanan dan suhu tetap, apabila kuantiti gas meningkat maka volumnya juga akan meningkat.

asal usul

Pada tahun 1811 Avogadro mengemukakan hipotesisnya berdasarkan teori atom Dalton dan hukum Gay-Lussac mengenai vektor pergerakan molekul.

Gay-Lussac menyimpulkan pada tahun 1809 bahawa "gas, dalam perkadaran apa pun yang dapat digabungkan, selalu menimbulkan sebatian yang unsurnya diukur dalam jumlahnya selalu berlipat ganda dari yang lain".

Penulis yang sama juga menunjukkan bahawa "gabungan gas selalu berlaku mengikut hubungan yang sangat sederhana."

Avogadro menyatakan bahawa tindak balas kimia fasa gas melibatkan spesies molekul kedua-dua reaktan dan produk.

Menurut pernyataan ini, hubungan antara reaktan dan molekul produk mestilah bilangan bulat, kerana kemungkinan pemecahan ikatan sebelum reaksi (atom individu) tidak mungkin. Walau bagaimanapun, kuantiti molar boleh dinyatakan sebagai nilai pecahan.

Sebaliknya, hukum isi padu menunjukkan bahawa hubungan numerik antara isi padu gas juga sederhana dan bilangan bulat. Ini menghasilkan hubungan langsung antara isi padu dan bilangan molekul spesies gas.

Hipotesis Avogadro

Avogadro mencadangkan agar molekul gas diatomik. Ini menjelaskan bagaimana dua isipadu hidrogen molekul bergabung dengan satu isipadu oksigen molekul untuk memberikan dua isi padu air.

Selanjutnya, Avogadro mencadangkan bahawa jika isipadu gas yang sama mengandungi bilangan zarah yang sama, nisbah ketumpatan gas harus sama dengan nisbah jisim molekul zarah-zarah ini.

Jelas, membahagi d1 dengan d2 menimbulkan hasil bagi m1 / m2, kerana isipadu yang dihuni oleh jisim gas adalah sama untuk kedua-dua spesies dan ia dibatalkan:

d1 / d2 = (m1 / V) / (m2 / V)

d1 / d2 = m1 / m2

Nombor Avogadro

Satu mol mengandungi 6.022 x 10 ²³ molekul atau atom. Angka ini disebut nombor Avogadro, walaupun dia bukan orang yang menghitungnya. Jean Pierre, pemenang Hadiah Nobel 1926, membuat pengukuran yang sesuai dan mencadangkan nama itu untuk menghormati Avogadro.

Percubaan Avogadro

Demonstrasi undang-undang Avogadro yang sangat sederhana terdiri daripada meletakkan asid asetik ke dalam botol kaca dan kemudian menambahkan natrium bikarbonat, menutup mulut botol dengan belon yang menghalang masuk atau keluarnya gas dari dalam botol .

Asid asetik bertindak balas dengan natrium bikarbonat, sehingga melepaskan CO ₂ . Gas terkumpul di dalam belon menyebabkan inflasi. Secara teorinya, volume yang dicapai oleh balon sebanding dengan jumlah molekul CO ₂ , seperti yang dinyatakan oleh hukum Avogadro.

Walau bagaimanapun, eksperimen ini mempunyai batasan: belon adalah badan elastik; oleh itu, apabila dindingnya meregang disebabkan oleh pengumpulan CO ₂ , kekuatan dihasilkan di dalamnya yang menentang peregangannya dan berusaha mengurangkan isipadu belon.

Eksperimen dengan bekas komersial

Satu lagi eksperimen ilustrasi undang-undang Avogadro disajikan dengan penggunaan tin soda dan botol plastik.

Dalam kes tin soda, natrium bikarbonat dituangkan ke dalamnya dan kemudian larutan asid sitrik ditambahkan. Sebatian tersebut bertindak balas antara satu sama lain menghasilkan pelepasan gas CO ₂ , yang terkumpul di dalam tin.

Selepas itu, larutan natrium hidroksida pekat ditambahkan, yang mempunyai fungsi "mengasingkan" CO ₂ . Akses ke bahagian dalam tin kemudian ditutup dengan cepat dengan menggunakan pita pelekat.

Setelah waktu tertentu, diperhatikan bahawa kaleng berkontrak, menunjukkan bahawa kehadiran CO ₂ telah menurun . Kemudian, dapat dikatakan bahwa ada penurunan volume kaleng yang sesuai dengan penurunan jumlah molekul CO ₂ , menurut hukum Avogadro.

Dalam percubaan dengan botol, prosedur yang sama diikuti dengan kaleng soda, dan apabila NaOH ditambahkan, mulut botol ditutup dengan penutup; begitu juga, pengecutan dinding botol diperhatikan. Hasilnya, analisis yang sama seperti soda dapat dilakukan.

Contoh

Ketiga gambar di bawah menggambarkan konsep undang-undang Avogadro, yang menghubungkan isi padu gas dan jumlah molekul reaktan dan produk.

ATAU

Isi padu gas hidrogen adalah dua kali ganda, tetapi memenuhi bekas yang sama dengan oksigen gas.

N

N

Rujukan

1. Bernard Fernandez, PhD. (Februari 2009). Dua Hipotesis Avogadro (1811). . Diambil dari: bibnum.education.fr
2. Nuria Martínez Madinah. (5 Julai 2012). Avogadro, saintis Itali yang hebat abad ke-19. Diambil dari: rtve.es
3. Muñoz R. dan Bertomeu Sánchez JR (2003) Sejarah sains dalam buku teks: hipotesis Avogadro, Enseñanza de las Ciencias, 21 (1), 147-161.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1 Februari 2018). Apakah Hukum Avogadro? Diambil dari: thinkco.com
5. Pengarang Ensiklopedia Britannica. (2016, 26 Oktober). Undang-undang Avogadro. Encyclopædia Britannica. Diambil dari: britannica.com
6. Yang, SP (2002). Produk rumah tangga digunakan untuk merobohkan bekas yang berdekatan dan menunjukkan Hukum Avogadro. Pendidik Chem. Jilid: 7, halaman: 37-39.
7. Glasstone, S. (1968). Rawatan Kimia Fizikal. 2 ^memberikan Exp. Editorial Aguilar.