Урок 23. Закон Авогадро
2.3 Закон Авогадро
Глава 1. Основные законы химии
Предвидеть результаты эксперимента, почувствовать общее начало, предугадать закономерность — этим отмечено творчество многих ученых. Чаще всего прогнозирование распространяется только на ту область, которой занят исследователь, а решимость храбро шагнуть далеко вперед в своих предсказаниях дана далеко не каждому. Иногда смелость может придать способность к логическим построениям. В Гей-Люссак совместно с немецким естествоиспытателем Александром Гумбольдтом сформулировал так называемый закон объемных отношений, согласно которому соотношение между объемами реагирующих газов выражается простыми целыми числами. Например, 2 объема водорода соединяются с 1 объемом водорода, давая 2 объема водяного пара; 1 объем хлора соединяется с 1 объемом водорода, давая 2 объема хлороводорода и т. Этот закон в то время мало что давал ученым, поскольку не было единого мнения о том, из чего состоят частицы разных газов. Не существовало и четкого различия между такими понятиями как атом, молекула, корпускула. Тремя годами позже Авогадро изложил свою гипотезу еще более четко и сформулировал ее в виде закона, который носит его имя: Действительно, если в 1 л водорода содержится столько же молекул, что и в 1 л кислорода, то отношение плотностей этих газов равно отношение масс молекул. Авогадро особо отмечал, что молекулы в газах не обязательно должны состоять из одиночных атомов, а могут содержать несколько атомов — одинаковых или разных. Справедливости ради следует сказать, что в известный французский физик А. Ампер независимо от Авогадро пришел к тем же выводам. Во времена Авогадро его гипотезу невозможно было доказать теоретически. Но эта гипотеза давала простую возможность экспериментально устанавливать состав молекул газообразных соединений и определять их относительную массу. Попробуем проследить логику таких рассуждений. Эксперимент показывает, что объемы водорода, кислорода и образующихся из этих газов паров воды относятся как 2: Выводы из этого факта можно сделать разные. Но возможен и такой вывод: В первом случае из соотношения масс водорода и кислорода в воде 1: Кстати, даже через 50 лет после работ Гей-Люссака некоторые ученые продолжали настаивать на том, что формула воды именно НО, а не Н 2 О. Другие же считали, что правильна формула Н 2 О 2. Соответственно в ряде таблиц атомную массу кислорода принимали равной 8. Однако был простой способ выбрать из двух предположений одно верное. Для этого надо было лишь проанализировать результаты и других аналогичных экспериментов. Так, из них следовало, что равные объемы водорода и хлора дают удвоенный объем хлороводорода. Этот факт сразу отвергал возможность одноатомности водорода: Следовательно, молекулы водорода а также хлора состоят из двух атомов. Но если молекулы водорода двухатомны, то двухатомны и молекулы кислорода, а в молекулах воды три атома, и ее формула — Н 2 О. Удивительно, что такие простые доводы в течение десятилетий не могли убедить некоторых химиков в справедливости теории Авогадро, которая в течение нескольких десятилетий оставалась практически незамеченной. Отчасти это объясняется отсутствием в те времена простой и ясной записи формул и уравнений химических реакций. Но главное — противником теории Авогадро был знаменитый шведский химик Йенс Якоб Берцелиус, имевший непререкаемый авторитет среди химиков всего мира. Согласно его теории, все атомы имеют электрические заряды, а молекулы образованы атомами с противоположными зарядами, которые притягиваются друг к другу. Считалось, что атомы кислорода имеют сильный отрицательный заряд, а атомы водорода — положительный. С точки зрения этой теории невозможно было представить молекулу кислорода, состоящую из двух одинаково заряженных атомов! Но если молекулы кислорода одноатомны, то в реакции кислорода с азотом: А это противоречило эксперименту: На этом основании Берцелиус и большинство других химиков отвергли гипотезу Авогадро как не соответствующую экспериментальным данным! Возродил гипотезу Авогадро и убедил химиков в ее справедливости в конце х молодой итальянский химик Станислао Канниццаро — Он принял для молекул газообразных элементов правильные удвоенные формулы: Эта теория представляет самый логичный исходный пункт для разъяснения основных идей о молекулах и атомах и для доказательства последних Вначале казалось, что физические факты были в несогласии с теорией Авогадро и Ампера, так что она была оставлена в стороне и скоро забыта; но затем химики самой логикой их исследований и в результате спонтанной эволюции науки, незаметно для них, были приведены к той же теории Кто не увидит в этом длительном и неосознанном кружении науки вокруг и в направлении поставленной цели решительного доказательства в пользу теории Авогадро и Ампера? Теория, к которой пришли, отправляясь от различных и даже противоположных пунктов, теория, которая позволила предвидеть немало фактов, подтвержденных опытом, должна быть чем-то большим, чем простой научной выдумкой. О жарких дискуссиях того времени написал Д. Вода для первых была НО, перекись водорода НО 2 , для вторых, как ныне, вода Н 2 О, перекись водорода Н 2 О 2 или НО. В химики всего света собрались в Карлсруэ для того, чтобы на конгрессе достичь соглашения, однообразия. После того, как гипотеза Авогадро стала общепризнанной, ученые получили возможность не только правильно определять состав молекул газообразных соединений, но и рассчитывать атомные и молекулярные массы. Эти знания помогали легко рассчитать массовые соотношения реагентов в химических реакциях. Такие соотношения были очень удобны: Был измерен и объе м одного моля вещества, находящегося в газообразном состоянии: Число же молекул в одном моле стали называть постоянной Авогадро ее обычно обозначают N А. Такое определение моля сохранялось в течение почти целого столетия. В настоящее время моль определяется иначе: В решением й Генеральной конференции по мерам и весам моль был введен в Международную систему единиц СИ в качестве 7-й основной единицы. Еще во времена Канниццаро было очевидно, что поскольку атомы и молекулы очень маленькие и никто их еще не видел, постоянная Авогадро должна быть очень велика. Со временем научились определять размеры молекул и значение N А — сначала очень грубо, затем все точнее. Прежде всего, им было понятно, что обе величины связаны друг с другом: Впервые размеры атомов оценил немецкий физик Йозеф Лошмидт — Исходя из молекулярно-кинетической теории газов и экспериментальных данных об увеличении объема жидкостей при их испарении, он в рассчитал диаметр молекулы азота. Это примерно втрое больше современного значения, что для того времени было хорошим результатом. Во второй статье Лошмидта, опубликованной в том же году, дается и число молекул в 1 см 3 газа, которое с тех пор называется постоянной Лошмидта N L. Постоянную Авогадро определяли многими методами. Например, из голубого цвета неба следует, что солнечный свет рассеивается в воздухе. Как показал Рэлей, интенсивность рассеяния света зависит от числа молекул воздуха в единице объема. Измерив соотношение интенсивностей прямого солнечного света и рассеянного голубым небом, можно определить постоянную Авогадро. Впервые подобные измерения были проведены итальянским математиком и видным политическим деятелем Квинтино Селлой — на вершине горы Монте-Роза м , на юге Швейцарии. Другой метод использовал французский ученый Жан Перрен — Он под микроскопом подсчитывал число взвешенных в воде крошечных диаметром около 1 мкм шариков гуммигута — вещества, родственного каучуку и получаемого из сока некоторых тропических деревьев. Перрен считал, что к этим шарикам применимы те же законы, которым подчиняются молекулы газов. Постоянная Авогадро настолько велика, что с трудом поддается воображению. Например, если футбольный мяч увеличить в N А раз по объему, то в нем поместится земной шар. Если же в N А раз увеличить диаметр мяча, то в нем поместится самая большая галактика, содержащая сотни миллиардов звезд! Если вылить стакан воды в море и подождать, пока эта вода равномерно распределится по всем морям и океанам, до самого их дна, то, зачерпнув в любом месте Земного шара стакан воды, в него обязательно попадет несколько десятков молекул воды, которые были когда-то в стакане. Если же взять моль долларовых бумажек, они покроют все материки 2-километровым плотным слоем…. Зависимость между давлением и объемом идеального газа при постоянной температуре показана на рис. Давление и объем образца газа обратно пропорциональны, т. Это соотношение может быть записано в более удобном для решения задач виде:. Представим себе, что 50 л газа V1 , находящегося под давлением 2 атм p1 , сжали до объема 25 л V2 , тогда его новое давление будет равно:. З ависимость свойств идеальных газов от температуры определяется законом Гей-Люссака: Это соотношение записывается обычно в более удобной форме для решения задач:. Например, если л газа, находящегося при температуре К, нагревают до К, не меняя давления, то при более высокой температуре новый объем газа будет равен. У равнение Менделеева-Клапейрона позволяет проводить самые разнообразные вычисления. Например, можно определить число молей газа при давлении 3 атм и температуре К, занимающих объем 70 л:. Одно из следствий объединенного газового закона: Из закона Авогадро в свою очередь вытекает также важное следствие: Закон Авогадро применим только к идеальным газам. При нормальных условиях трудно сжимаемые газы водород, гелий, азот, неон, аргон можно считать идеальными. У оксида углерода IV , аммиака, оксида серы IV отклонения от идеальности наблюдаются уже при нормальных условиях и возрастают с ростом давления и понижением температуры. Одно и то же число молекул различных газов при одинаковых условиях занимает одинаковые объемы. О тношение массы определённого объёма одного газа к массе такого же объёма другого газа, взятого при тех же условиях, называется плотностью первого газа по второму. Молекулярная масса СО2 равна 44,0 а. Отсюда находим массу одной молекулы: Определяем количество N2, содержащееся в 5,25 г: Затем приводим полученный объем к указанным в задаче условиям: Монооксид углерода "угарный газ" - опасный загрязнитель атмосферы. Он снижает способность гемоглобина крови к переносу кислорода, вызывает болезни сердечно-сосудистой системы, снижает активность работы мозга. Из-за неполного сжигания природного топлива ежегодно на Земле образуется млн. Определите, какой объем при н. В решении задачи используются уравнения, связывающие между собой количество вещества, массу и молярную массу:. Рассчитайте объем, который занимает при н. Газ, необходимый для дыхания - это, конечно, кислород. Чтобы решить задачу, сначала запишем ее условие в формульном виде:. В решении задачи используются уравнения, связывающие между собой число частиц N O2 в данной порции вещества n O2 и число Авогадро NA:. Порция кислорода, в которой содержится указанное в условии число молекул, занимает при н. Углекислый газ объемом 1 л при нормальных условиях имеет массу 1, г. Какой реальный объем занимает моль этого газа при н. Эта величина меньше принятой для идеальных газов 22,4 л. Уменьшение объема связано с возрастанием взаимо действия между молекулами СО2, т. Газообразный хлор массой 0,01 г, находящийся в запаянной ампуле объемом 10 см3, нагревают от 0 до oС. Чему равно начальное давление хлора при 0oС и при oС? Объем ампулы равен 0,01 л. Чему равен объем, который занимают 10 г оксида углерода II при температуре 15oС и давлении мм рт. Рудничный газ или метан СН 4, - настоящее бедствие для шахтёров. Его взрывы в шахтах приводят к большим разрушениям и гибели людей. Дэви изобрёл безопасную шахтёрскую лампу. В ней пламя было окружено медной сеткой и не вырывалось за её пределы, поэтому метан не нагревался до температуры воспламенения. Победу над рудничным газом считают гражданским подвигом Г. Если количество вещества метана при н. Запах сернистого газа SO 2 знает каждый, кто хоть раз зажигал спичку. Этот газ хорошо растворяется в воде: Определите массу сернистого газа, которую можно растворить в 10 литрах воды. За час взрослый человек выдыхает примерно 40 г углекислого газа. Заслуги Авогадро как одного из основоположников молекулярной теории получили с тех пор всеобщее признание. Логика Авогадро оказалась безупречной, что подтвердил позже Дж. Максвелл расчетами на основе кинетической теории газов; затем были получены и экспериментальные подтверждения например, основанные на исследовании броуновского движения , а также найдено, сколько частиц содержится в моле каждого газа. Книга для чтения по органической химии. Очерк жизни и деятельности. Роберт Бойль, Джон Дальтон, Амедео Авогадро. Создатели молекулярного учения в химии. Химия на пути в третье тысячелетие. Главная Опубликовать работу О сайте. Сохрани ссылку на реферат в одной из сетей: Оглавление 1 Введение 2 1. Закон Авогадро 3 2. Газовые законы 6 3. Следствия из закона Авогадро 7 4.
Сегодня у нас урок химии 68 — Закон Авогадро и следствия из него. Полезные советы и рекомендации — повторите уроки химии, особенно первоначальные понятия химии. Постараемся изложить урок коротко в том виде, в котором его необходимо представлять, обладая минимальными знаниями. Закон Авогадро звучит следующим образом: В равных объемах различных газов при одинаковых внешних условиях содержится одинаковое число молекул. При условиях, отличных от нормальных, молярный объем газа будет иным и для вычислений необходимо воспользоваться уравнением Менделеева-Клайперона:. Полезно в рамках урока по химии запомнить такое понятие, как число Авогадро постоянная Авогадро. Зная массу одного моля вещества и число Авогадро, легко вычислить массу одной молекулы , или атома. Это у нас был урок по химии 68 — Закон Авогадро и следствия из него. Почта не публикуется обязательные. You can use these tags: Поставьте галочку, если хотите получать уведомления о новых комментариях. Главная О сайте Обо мне Рекомендую. Время публикации Март 8th, автор admin. Закон Авогадро и следствия из него Опубликовано в Уроки химии Теги: Расскажите об этой статье друзьям: Предлагаю прочитать похожие статьи по теме: Химическая связь и строение вещества. Карьера от рабочих брюк до кутюрных изделий. Оставить отзыв Нажмите, чтобы отменить ответ.
Фильм где оставлял подсказки
Samsung galaxy advance gt i9070 характеристики
Образование торфа и его значение
Вязание изделий с описанием и схемами
Bosch pws 850 125 инструкция