Закон Авогадро, также известный как закон молярного равенства, устанавливает, что при одинаковых условиях температуры и давления одинаковые объемы различных газов содержат одинаковое количество молекул.

Этот закон был предложен Амедео Авогадро, профессором физики в Турине, в 1811 году в виде гипотезы.

После проведения множества экспериментальных исследований, гипотеза была подтверждена и затем получила статус закона, став основой современной химии, особенно в области стехиометрии.

Важно отметить, что закон Авогадро точно выполняется для идеального газа, а для реальных газов он является еще более точным, особенно в случае разреженных газов.

Закон Авогадро: объяснения, выводы

Ключ к объяснению законов Гей-Люссака был найден итальянским физиком Авогадро, который в 1811 г. указал, что все противоречия легко устраняются.

Если ввести представление о молекуле как наименьшей частице всякого вещества, способной к самостоятельному существованию, сохраняя в то же время и представление об атоме как о наименьшем количестве элемента в молекулах различных соединений.

При этом Авогадро особенно подчеркивал, что молекулы простых веществ отнюдь не должны быть тождественны с элементарными атомами; напротив, они обычно состоят из нескольких одинаковых атомов, как это утверждал еще М. В. Ломоносов.

Основное положение Авогадро заключалось в следующем:

---

В равных объемах любых газов, взятых при одинаковой температуре и одинаковом давлении, содержится одинаковое число молекул.

Гипотеза Авогадро не только объясняла простые отношения между объемами реагирующих и образующихся газов.

Но и позволяла сделать некоторые очень важные выводы относительно числа атомов в молекулах простых и сложных газов, открывая путь к познанию истинных атомных весов.

Интересный факт о законе Авогадро: толчком для  активным исследованиям в области химии для Авогадро послужило открытие Гей-Люссаком газовых законов.

Первое следствие из закона Авогадро

Первое следствие из закона Авогадро заключается в том, что один моль любого газа занимает одинаковый объем при одинаковых условиях, включая давление и температуру.

Закон гласит, что одно и то же количество молекул газа будет занимать один и тот же объем при одинаковых условиях.

Кроме того, один моль любого вещества содержит одинаковое количество частиц, таких как молекулы.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что при определенной температуре и давлении, один моль вещества в газообразном состоянии будет занимать один и тот же объем.

К примеру, при стандартных условиях, которые включают температуру 273,15 K (0°C) и давление 101 325 Па, объем одного моля идеального газа равен приблизительно 22,413 969 54 литров.

Эту физическую константу называют стандартным молярным объемом идеального газа и обозначают как V_m.

Если нужно найти молярный объем при других значениях температуры и давления, можно воспользоваться уравнением Клапейрона:

V_m = (RT)/P,

где R — универсальная газовая постоянная со значением 8,314 462 618 153 24 Дж/(моль·К).

Второе следствие из закона Авогадро

Второе следствие из закона Авогадро гласит, что молярная масса первого газа равна произведению молярной массы второго газа на относительную плотность первого газа по отношению ко второму.

Это положение имеет важное значение для химии, поскольку позволяет определять молекулярную массу веществ, способных переходить в газообразное или парообразное состояние, согласно атомно-молекулярному учению.

Если обозначить молекулярную массу вещества как μ, а относительную плотность газообразного состояния как ρ’, то отношение μ / ρ’ будет постоянным для всех веществ.

Экспериментально установлено, что для всех веществ, переходящих в газообразное состояние без разложения, данная постоянная равна 28,9 а.е.м. (атомных единиц массы), если относительную плотность рассчитывать относительно плотности воздуха.

Но, если принять плотность водорода за единицу, данная постоянная будет равна 2 а.е.м.

Обозначив данную постоянную отношения молекулярной массы к относительной плотности как с, можно вывести формулу μ’ = ρ’С.

Поскольку относительная плотность газа определяется легко, подставив ее значение в формулу, можно найти неизвестную молекулярную массу данного вещества.

История

Исследования Гей-Люссака привлекли к себе общее внимание химиков. Простота отношений между объемами реагирующих газов показывала, что здесь проявляется какое-то основное свойство газов, выражающееся также в их одинаковом поведении при изменениях давления и температуры.

По мнению Берцелиуса, одного из самых авторитетных химиков того времени, это свойство заключалось в том, что равные объемы газов содержат при одинаковых условиях равное число атомов.

Отсюда казалось возможным сразу определять атомные веса газов, сравнивая вес газа с весом такого же объема водорода.

Однако это предположение сразу же натолкнулось на целый ряд противоречий.

Действительно, если число атомов в равных объемах газов одинаково, то, например, из одного объема хлора и одного объема водорода не может образоваться больше одного объема хлористого водорода.

Так как сложный атом последнего во всяком случае должен состоять из одного атома хлора и одного атома водорода.

Между тем в опытах Гей-Люссака получалось два объема хлористого водорода. Такие же противоречия возникали при рассмотрении других реакций между газами.

Быстрые ответы?