Закон Авогадро

Закон Авогадро устанавливает, что одинаковое количество молекул содержится в равных объемах различных газов при одинаковых условиях температуры и давления.

Этот закон был сформулирован в 1811 году итальянским ученым Амедео Авогадро в качестве гипотезы.

После многочисленных экспериментов закон был подтвержден и стал называться именно законом Авогадро, став основой стехиометрии — количественной стороны современной химии.

Хотя закон точно соблюдается для идеального газа, для реальных газов он также оказывается довольно точным, особенно при большей разреженности газа.

Закон Авогадро: открытие и значение

Выход из создавшегося положения был найден итальянским физиком Амедео Авогадро, который в 1811 г. показал, что закон простых объемных отношений и теория Дальтона прекрасно дополняют друг друга, если принять следующие два положения:

Атомы одного и того же элемента могут соединяться в молекулы.

В равных объемах любых газов содержится равное число молекул (гипотеза Авогадро).

Проанализировав экспериментальные работы Ж. Гей Люссак, Д. Дальтон, Я. Берцелиус и некоторых других ученых, А. Авогадро установил двухатомность молекул простых газов (О₂, Н₂, N₂, Сl₂) и правильный состав молекул воды Н₂O, метана СН₄, этилена С₂Н₄ и кремнезема SiO₂.

Однако из-за большой путаницы в терминологии гипотеза Авогадро не была понята его современниками.

В то время слова «атом» и «молекула», «атомная масса» и «эквивалент» употреблялись большинством ученых как синонимы.

Сам А. Авогадро называл атомы «элементарными молекулами», «парциальными молекулами» и «полумолекулами», что затрудняло правильное понимание его учения.

Математическую формулу закона Авогадро можно написать так:

V / n = VM

Где, V — объем газа; n — количество вещества, которое является отношением массы вещества к его молярной массе; VM — константа пропорциональности или молярный объем.

Сыграла свою роль также позиция Д. Дальтона и Я. Берцелиуса, которые упорно отрицали возможность существования молекул, состоящих из одинаковых атомов.

Пользоваться гипотезой Авогадро для определения молекулярных масс простых и сложных веществ химики начали примерно с середины пятидесятых годов прошлого века в связи с бурным развитием органической химии.

К этому времени было уже известно, что пары фосфора и серы образованы многоатомными молекулами (Р₄, S₆) и что аномальная плотность пара некоторых сложных веществ, например хлорида аммония, серной кислоты и пентахлорида фосфора, обусловлена их термической диссоциацией:

NH₄Cl ⇄ NH₃ + HCl 

H₂SO₄ ⇄ H₂O + SO₃ 

PCl₅ ⇄ PCl₃ + Cl₂

Гипотеза Авогадро

Д. Дальтон не видел различия между химическим элементом и простым веществом. Поэтому его теория столкнулась вскоре с серьезным затруднением.

31 декабря 1808 г. французский исследователь Жозеф Луи Гей Люссак сообщил об открытии закона простых объемных отношений, гласившего, что :

Объемы газов, вступивших в химическую реакцию, и объемы получившихся в результате этой реакции газообразных веществ относятся между собой как небольшие целые числа.

Логично было предположить, что за простотой отношений между объемами скрывается какое-то общее для всех газов свойство.

Однако ни Д. Дальтон, ни Я. Берцелиус, которые считались в то время наиболее авторитетными химиками, не смогли объяснить новый закон на основе атомистических представлений и не сделали из него правильных выводов.

Более того, Д. Дальтон в течение длительного времени вообще игнорировал существование закона простых объемных отношений.

Относительные атомные массы элементов таблица

Вклад ученых в закон Авогадро

В 1858 г. выдающийся итальянский ученый и революционер Станислао Канниццаро опубликовал в журнале «Nuovo Cimento» статью под названием «Краткий очерк курса химической философии», в которой проанализировал развитие важнейших понятий химии в первой половине XIX в.

Рассмотрев экспериментальные и теоретические работы Д. Дальтона, Ж. Гей-Люссака, А. Авогадро, Я. Берцелиуса и некоторых других ученых, он пришел к выводу о правильности идей Авогадро и показал принципиальное различие между атомной и молекулярной массами простых веществ.

Опираясь на гипотезу Авогадро, С. Канниццаро рассчитал относительные атомные массы двадцати одного элемента (табл.).

Взгляды С. Канниццаро получили полное признание на первом Международном конгрессе химиков, состоявшемся в 1860 г. в г. Карлсруэ (Великое герцогство Баден).

Участники конгресса четко разграничили понятия атома и молекулы, установили единую химическую терминологию и приняли новую систему атомных масс, в основе которой лежала гипотеза Авогадро.

Достигнутое учеными единство взглядов по основным спорным вопросом времени явилось главной предпосылкой возникновения теории химического строения (1861) и периодической системы элементов (1869).

Быстрые ответы?