Закон Авогадро став справжнім проривом в теоретичної хімії і сприяв тому, що гіпотетичні припущення перетворилися у великі відкриття в області газової хімії. Припущення хіміків отримали переконливі докази у вигляді математичних формул і простих співвідношень, а результати експериментів тепер дозволили робити далекосяжні висновки. Крім цього, італійський дослідник вивів кількісну характеристику числа структурних частинок хімічного елемента. Число Авогадро згодом стало однією з найважливіших констант в сучасній фізиці і хімії.
Закон об`ємних відносин
Честь бути першовідкривачем газових реакцій належать Гей-Люссаку, французькому вченому кінця XVIII століття. Цей дослідник дав світові відомий закон, якому підпорядковуються всі реакції, пов`язані з розширенням газів. Гей-Люссак вимірював обсяги газів перед реакцією і обсяги, які виходили в результаті хімічної взаємодії. В результаті експерименту вчений зробив висновок, відомий як закон простих об`ємних відносин. Суть його в тому, що обсяги газів до і після співвідносяться між собою як цілі невеликі числа.
Наприклад, при взаємодії газоподібних речовин, відповідних, наприклад, одного обсягу кисню і двох обсягами водню, виходить два обсягу парообразной води і так далі.
Закон Гей-Люссака справедливий, якщо всі виміри обсягів відбуваються при однакових показниках тиску і температури. Цей закон виявився вельми важливий для італійського фізика Авогадро. Керуючись ним, він вивів своє припущення, яке мало далекосяжні наслідки в хімії та фізики газів, і обчислив число Авогадро.
італійський вчений
Свою наукову діяльність Амедео Авогадро почав з вивчення електрохімічних явищ. У 1803 році свої роботи, присвячені власне теорії електрохімічних явищ, він презентував в Туринську академію. Пізніше його ідеї зацікавили Ампера, які розвинув їх в повноцінну фізичну теорію, підкріплену численними експериментами. Цікавлячись усіма останніми відкриттями у фізиці і хімії, Авогадро зіткнувся з проблемою співвідношення обсягів різних речовин і кількістю укладених в них молекул. У 1811 році вчений сформулював припущення, яке пояснювало закон Гей-Люссака і давало новий поштовх до пояснення багатьох хімічних реакцій.
закон Авогадро
У 1811 році Авогадро прийшов до розуміння того, що в рівних обсягах довільних газів при постійних значеннях температури і тиску міститься одне і те ж число молекул.
Цей закон, який назвали на честь італійського вченого, вводив в науку уявлення про найдрібніших частинках речовини - молекулах. Хімія розділилася на емпіричну науку, якою вона була, і науку, що оперує кількісними категоріями, якій вона стала. Авогадро особливо підкреслював той момент, що атоми і молекули не є одним і тим же, і що атоми є складовими цеглинками для всіх молекул.
Закон італійського дослідника дозволив прийти до висновку про кількість атомів в молекулах різних газів. Наприклад, після виведення закону Авогадро підтвердив припущення, що молекули таких газів, як кисень, водень, хлор, азот, складаються з двох атомів. Також стало можливим встановлення атомних мас і молекулярних мас елементів, що складаються з різних атомів.
Атомні і молекулярні маси
При обчисленні атомної ваги будь-якого елементу спочатку за одиницю виміру була прийнята маса водню як найлегшого хімічної речовини. Але атомні маси багатьох хімічних речовин обчислюються як співвідношення їх кисневих сполук, тобто відношення кисню і водню приймалося як 16: 1. Ця формула була кілька незручною для вимірювань, тому еталоном атомної маси взяли масу ізотопу вуглецю - найпоширенішого речовини на землі.
На основі закону Авогадро заснований принцип визначення мас різних газоподібних речовин в молекулярному еквіваленті. У 1961 році приймається єдина система відліку відносних атомних величин, в основу якої лягла умовна одиниця, яка дорівнює 1/12 частини маси одного ізотопу вуглецю 12С. Скорочена назва атомної одиниці маси - а.е.м. Відповідно до даної шкалою, атомна маса кисню дорівнює 15,999 а.е.м, а вуглецю - 1,0079 а.е.м. Так виникло нове визначення: відносна атомна маса - це маса атома речовини, виражена в а.е.м.
Маса молекули речовини
Будь-яка речовина складається з молекул. Маса такої молекули виражається в а.е.м, це значення дорівнює сумі всіх атомів, що входять до її складу. Наприклад, молекула водню має масу 2,0158 а.е.м, тобто 1,0079 х 2, а молекулярну масу води можна обчислити по її хімічною формулою H2O. Два атома водню і єдиний атом кисню в сумі дають значення 18,0152 а.е.м.
Значення атомної маси для кожного речовини прийнято називати відносною молекулярною масою.
До недавнього часу замість поняття "атомна маса" використовувалося словосполучення «атомна вага». В даний час воно не використовується, але до сих пір зустрічається в старих підручниках і наукових працях.
Одиниця кількості речовини
Разом з одиницями обсягу і маси в хімії використовується особлива міра кількості речовини, яка називається моль. Ця одиниця показує ту кількість речовини, яке вміщує в себе стільки молекул, атомів і інших структурних частинок, скільки їх міститься в 12 г вуглецю ізотопу 12С. При практичному застосуванні благаючи речовини слід брати до уваги, які саме частинки елементів маються на увазі - іони, атоми або молекули. Наприклад, моль іонів H+ і молекул H2 - це зовсім різні заходи.
В даний час з великою точністю виміряна кількість речовини в молі речовини.
Практичні розрахунки показують, що кількість структурних одиниць в молі становить 6,02 х 1023. Ця константа має назву «число Авогадро». Названа на честь італійського вченого, ця хімічна величина показує число структурних одиниць в молі будь-якої речовини, незалежно від його внутрішньої структури, складу і походження.
мольная маса
Маса одного моля речовини в хімії має назву "мольная маса", ця одиниця виражається співвідношенням г / моль. Застосовуючи значення мольной маси на практиці, можна бачити, що мольна маса водню становить 2,02158 г / моль, кисню - 1,0079 г / моль і так далі.
Наслідки закону Авогадро
Закон Авогадро цілком можна застосувати для визначення кількості речовини при обчисленні обсягу газу. Однакова кількість молекул будь-якого газоподібної речовини при незмінних умовах займає рівний обсяг. З іншого боку, 1 моль будь-якої речовини містить незмінне число молекул. Напрошується висновок: при незмінних температурі і тиску один моль газоподібного речовини займає постійний обсяг і містить рівну кількість молекул. Число Авогадро стверджує, що в обсязі 1 благаючи газу міститься 6,02 х 1023 молекул.
Розрахунок обсягу газ для нормальних умов
Нормальні умови в хімії - це атмосферний тиск 760 мм рт. ст. і температура 0 проC. При цих параметрах експериментально встановлено, що маса одного літра кисню дорівнює 1,43 кг. Отже, обсяг одного благаючи кисню дорівнює 22,4 літра. При обчисленні обсягу будь-якого газу результати показували одне і те ж значення. Так постійна Авогадро зробила ще один висновок щодо обсягів різних газоподібних речовин: при нормальних умовах один моль будь-якого газоподібного елемента займає 22,4 літра. Ця постійна величина отримала назву мольної обсягу газу.
