아보가드로 법칙, 측정 단위, 아보가드로 실험



그 아보가드로의 법칙 같은 온도와 압력에서 동일한 양의 모든 기체가 같은 분자 수를 가진다고 가정합니다. 이탈리아 물리학자인 Amadeo Avogadro는 1811 년에 두 가지 가설을 제안했다 : 첫 번째는 원소 달린 원자가 분리 된 원자가 아닌 분자 내에 함께 있다고 John Dalton이 말했다.

두 번째 가설은 일정한 압력과 온도에서 같은 양의 가스가 같은 분자 수를 갖는다는 것이다. 1858 년까지 가스 분자의 수와 관련된 아보가드로의 가설은 받아 들여지지 않았다. 이탈리아 화학자 인 Stanislao Cannizaro가이를 바탕으로 논리적 화학 시스템을 만들었을 때.

다음은 아보가드로의 법칙에서 추론 할 수 있습니다. 주어진 질량의 이상 기체의 경우, 온도와 압력이 일정하면 분자의 부피와 양은 직접 비례합니다. 이것은 또한 이상적으로 행동하는 기체의 몰 부피가 모든 기체에 대해 동일하다는 것을 의미한다.

예를 들어, A부터 Z까지 표시된 여러 개의 풍선이 있으면 5 리터로 팽창 될 때까지 모두 채워집니다. 각 문자는 다른 기체 종에 해당합니다. 즉, 분자는 그 자체의 특성을 가지고 있습니다. 아보가드로의 법칙은 모든 풍선이 같은 양의 분자를 포함하고 있음을 확인합니다..

풍선이 10 리터로 팽창되면 아보가드로의 가설에 따르면 초기 가스 두더지의 두 배가 도입 될 것입니다.

색인

  • 1 구성 요소와 측정 단위
    • 1.1 L · atm / K · mol 단위로 표현한 R의 가치 공제
  • 2 일반적인 형태의 아보가드로 법칙
  • 3 결과 및 시사점
  • 4 근원
    • 4.1 아보가드로 가설
    • 4.2 아보가드로 번호
  • 5 아보가드로 실험
    • 5.1 상업 용기 실험
  • 6 예
    • 6.1 O2 + 2H2 => 2H2O
    • 6.2 N2 + 3H2 => 2NH3
    • 6.3 N2 + O2 => 2NO
  • 7 참고

그것이 구성하는 것과 측정 단위

아보가드로의 법칙에 따르면, 이상 기체의 질량에 대해 온도와 압력이 일정하면 기체의 부피와 두더지의 수는 직접 비례한다. 수학적으로 다음 방정식으로 표현할 수 있습니다.

V / n = K

V = 일반적으로 리터 단위로 표현되는 가스의 부피.

n = 측정 된 물질의 양 (몰).

또한 이상 기체의 법칙은 다음과 같습니다.

PV = nRT

P = 기체 압력은 일반적으로 대기압 (atm), 수은 mm (mmHg) 또는 파스칼 (Pa)로 표시됩니다..

V = 리터 단위로 표현 된 기체의 부피 (L).

n = 몰수.

T = 섭씨 온도, 화씨 또는 켈빈 온도로 표현 된 가스 온도 (0ºC는 273,15K와 같습니다).

R = 이상 기체의 보편적 상수로서 몇 단위로 나타낼 수 있는데, 다음 중 주목할 만함 : 0.08205 L · atm / K.mol (L · atm K-1.몰-1); 8.314 J / K.mol (J.K-1.몰-1) (J는 줄임); 및 1,987 cal / Kmol (cal.K-1.몰-1) (석회는 칼로리).

L로 표현 될 때 R 값의 공제· Atm / K· 몰

압력과 0 ºC에서 273K에 해당하는 기체에서 1 몰의 기체가 차지하는 부피는 22,414 리터.

R = PV / T

R = 1 atm x 22.414 (L / mol) / (273 ºK)

R = 0.082 L · atm / mol · K

이상 기체의 방정식 (PV = nRT)은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

V / n = RT / P

R이 상수이기 때문에 온도와 압력이 일정하다고 가정하면 :

RT / P = K

다음 :

V / n = K

이것은 아보가드로의 법칙의 결과입니다. 일정한 온도와 압력에서 이상 기체가 차지하는 부피와 그 기체의 몰수 사이에 일정한 관계가 존재한다는 것입니다.

전형적인 형태의 아보가드로 법칙

두 개의 가스가 있다면 위의 방정식은 다음과 같이 변환됩니다.

V1/ n1= V2/ n2

이 표현식은 다음과 같이 작성됩니다.

V1/ V2= n1/ n2

위 그림은 표시된 비례 관계.

그의 가설에서, 아보가드로는 같은 체적과 같은 온도와 압력에서 두 개의 이상 기체가 같은 양의 분자를 포함한다고 지적했다..

사실, 실제 가스로도 같은 일이 일어난다. 예를 들어, 같은 부피의 O2 및 N2 그것은 동일한 온도와 압력에있을 때 같은 수의 분자를 포함합니다.

실제 가스는 이상적인 행동으로부터의 작은 편차를 보여줍니다. 그러나 아보가드로의 법칙은 충분히 낮은 압력과 고온에서 실제 가스에 대해 대략 유효합니다.

결과 및 시사점

아보가드로의 법칙의 가장 중요한 결과는 이상 기체에 대한 상수 R이 모든 기체에 대해 동일한 값을 갖는다는 것이다.

R = PV / nT

그래서 R이 두 개의 기체에 대해 일정하다면 :

P1V1/ nT1= P2V2/ n2T2 = 상수

접미사 1과 2는 서로 다른 두 가지 이상 기체를 나타냅니다. 결론은 1 몰의 기체에 대한 이상 기체의 상수는 기체의 성질과 무관하다는 것이다. 그런 다음 주어진 온도와 압력에서이 양의 가스가 차지하는 부피는 항상 동일합니다.

아보가드로의 법칙 적용의 한 결과는 1 기압이 0 ºC (273K)의 온도에서 22,414 리터의 부피를 차지한다는 것을 발견 한 것입니다..

또 다른 명백한 결과는 다음과 같습니다 : 압력과 온도가 일정하면 가스의 양이 증가하면 그 양도 증가합니다.

기원

1811 년에, Avogadro는 Dalton의 원자 이론과 Gay-Lussac의 분자 운동 벡터에 관한 법칙에 기초한 그의 가설을 발표했다..

Gay-Lussac은 1809 년에 "가스가 결합 될 수있는 비율에 관계없이 항상 부피가 측정 된 원소가 항상 다른 원소의 배수가되는 화합물을 발생시킵니다"라고 결론지었습니다.

같은 저자는 또한 "가스의 조합은 항상 매우 간단한 관계에 따라 일어난다".

Avogadro는 기상 화학 반응은 반응물과 생성물의 분자 화학 종을 포함한다고 언급했다..

이 성명서에 따르면, 반응물과 생성물 분자 사이의 관계는 반응 (개별 원자)이 발생하기 전에 결합이 끊어지기 때문에 전체 숫자로 취급되어야합니다. 그러나, 몰량은 분수 값으로 표현 될 수있다.

조합량 법칙은 가스량 간의 수치 적 관계 또한 간단하고 완전하다고 말합니다. 이것은 부피와 기체 종의 분자 수 사이의 직접적인 연관성을 초래한다.

아보가드로 가설

Avogadro는 가스의 분자가 이원자라고 제안했다. 이것은 분자 수소 2 볼륨이 분자 산소와 어떻게 결합하여 2 볼륨의 물을 얻는 지 설명했다..

또한 아보가드로는 같은 양의 가스가 같은 양의 입자를 포함한다면 가스의 밀도 사이의 관계가 이들 입자의 분자량 사이의 비율과 같아야한다고 제안했다.

분명히, d2 사이의 d1을 나누는 것은 m1 / m2의 지수를 발생시킵니다. 왜냐하면 가스 질량에 의해 점유 된 체적이 두 종 모두 동일하고 취소되기 때문입니다 :

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

d1 / d2 = m1 / m2

아보가드로 번호

1 몰은 6.022 x 1023 분자 또는 원자. 이 수치는 아보가드로 수라고 불리는데, 계산 한 사람이 아닙니다. 1926 년 노벨 문학상 장 피에르 (Jean Pierre)는 이에 상응하는 측정을 실시하고 Avogadro.

아보가드로 실험

아보가드로의 법칙을 간단하게 시연하는 것은 아세트산을 유리 병에 넣은 다음 중탄산 나트륨을 넣고 병 입구에 병 내부의 가스가 들어가거나 빠져 나가는 것을 방지하는 풍선으로 닫는 것입니다.

아세트산은 중탄산 나트륨과 반응하여 CO의 방출을 일으킨다2. 가스가 풍선에 축적되어 팽창합니다. 이론적으로, 풍선에 의해 도달 된 체적은 CO 분자의 수에 비례한다2, 아보가드로의 법칙에 의해 제안 된대로.

그러나이 실험에는 한계가 있습니다. 풍선은 탄성체입니다. 그러므로, 당신의 벽이 CO 축적에 의해 팽창 할 때2, 이것은 그것의 이완에 반대하는 힘을 생성하고 지구의 부피를 줄이려고 시도한다..

상업용 컨테이너 실험

아보가드로의 법칙에 대한 또 다른 예시 실험은 소다 캔과 플라스틱 병의 사용과 함께 제시됩니다.

소다 캔의 경우 중탄산 나트륨을 내부에 붓고 구연산 용액을 추가합니다. 화합물들은 서로 반응하여 CO 가스의 방출을 일으킨다.2, 그것은 캔 내부에 축적된다..

그런 다음 수산화 나트륨의 농축 된 용액이 첨가되며 이는 CO를 "격리"하는 기능이있다2. 그런 다음 캔의 내부에 대한 접근은 접착 테이프의 사용으로 신속히 닫힙니다.

일정 시간이 지나면 수분이 수축되어 CO의 존재가 감소했다는 것을 알 수 있습니다2. 그런 다음, 캔 분자의 수의 감소에 해당하는 캔의 부피 감소가 있다고 생각할 수 있습니다2, 아보가드로의 법칙에 따르면.

병에 대한 실험에서와 동일한 절차가 탄산 음료 캔에서와 같이 진행되며, NaOH를 추가 할 때 병 입구는 뚜껑으로 닫혀 있습니다. 또한, 병의 벽의 수축이 관찰된다. 결과적으로, 소다 캔의 경우와 동일한 분석이 수행 될 수있다.

예제들

아래의 세 이미지는 가스가 차지하는 부피와 시약 분자와 생성물의 수를 나타내는 아보가드로의 법칙을 보여줍니다.

O2 + 2H2 => 2H2O

수소 가스의 부피는 2 배이지만 가스 산소와 같은 크기의 용기를 차지한다..

N2 + 3H2 => 2NH3

N2 + O2 => 2NO

참고 문헌

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  2. 누리아 마르티네스 메디나. (2012 년 7 월 5 일). 아보가드로, 19 세기의 위대한 이탈리아 과학자. 찍은 것 : rtve.es
  3. Muñoz R. 및 Bertomeu Sánchez J.R. (2003) 교과서에서 과학의 역사 : 아보가드로에 대한 가설, 과학 교육, 21 (1), 147-161.
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018 년 2 월 1 일). 아보가드로의 법칙은 무엇입니까? 촬영 장소 : thoughtco.com
  5. 브리태니커 백과 사전 편집자. (2016 년 10 월 26 일). 아보가드로의 법. Encyclopædia Britannica. 찍은 것 : britannica.com
  6. Yang, S. P. (2002). 컨테이너를 닫고 아보가드로의 법칙을 입증하는 데 사용되는 가정용 제품. 화학 교사. Vol : 7, pages : 37-39.
  7. Glasstone, S. (1968). 물리 화학 조약. 2다 에릭. 사설 Aguilar.