Sıcaklık sabit olsun (\(T=sabit \)), basınç değişmiyor (\(p=sabit \)), hacim sabiti \((V=sabit) \) : \((N) \) - Herhangi bir ideal gazın parçacık (molekül) sayısı sabit bir değerdir. Bu ifadeye Avogadro yasası denir.

Avogadro yasası şu şekildedir:

Aynı koşullar altında (sıcaklık T ve basınç P) eşit hacimdeki gazlar (V) aynı sayıda molekül içerir.

Avogadro Yasası 1811'de Amedeo Avogadro tarafından keşfedildi. Bunun önkoşulu çoklu oran kuralıydı: aynı koşullar altında reaksiyona giren gazların hacimleri 1:1, 1:2, 1:3 gibi basit oranlardadır.

Fransız bilim adamı J.L. Gay-Lussac hacimsel ilişkiler yasasını oluşturdu:

Aynı koşullar altında (sıcaklık ve basınç) reaksiyona giren gazların hacimleri basit tamsayılar olarak birbiriyle ilişkilidir.

Örneğin 1 litre klor, 1 litre hidrojen ile birleşerek 2 litre hidrojen klorür oluşturur; 2 litre kükürt (IV) oksit, 1 litre oksijen ile birleşerek 1 litre kükürt (VI) oksit oluşturur.

Gerçek gazlar, kural olarak, saf gazların (oksijen, hidrojen, nitrojen, helyum vb.) bir karışımıdır. Örneğin, hava %77 nitrojen, %21 oksijen, %1 hidrojenden oluşur, geri kalanı inert ve diğer gazlardır. Her biri bulunduğu kabın duvarlarına baskı oluşturur.

Kısmi basınç Bir gaz karışımında her bir gazın, sanki tüm hacmi tek başına kaplıyormuş gibi ayrı ayrı oluşturduğu basınca denir. kısmi basınç(Latince partialis'ten - kısmi)

Normal koşullar: p = 760 mm Hg. Sanat. veya 101.325 Pa, t = 0 °C veya 273 K.

Avogadro yasasının sonuçları

Avogadro Yasasından Sonuç 1 Aynı koşullar altında herhangi bir gazın bir molü aynı hacmi kaplar. Özellikle normal şartlarda ideal bir gazın bir molünün hacmi 22,4 litredir. Bu hacme denir molar hacim\(V_(\mu)\)

burada \(V_(\mu)\) gazın molar hacmidir (boyut l/mol); \(V\) - sistemin madde hacmi; \(n\) - sistemdeki madde miktarı. Örnek giriş: \(V_(\mu) \) gaz (n.s.) = 22,4 l/mol.

Avogadro yasasının 2. sonucu Eşit hacimli iki gazın kütlelerinin oranı bu gazlar için sabit bir değerdir. Bu miktara denir bağıl yoğunluk\(D\)

burada \(m_1\) ve \(m_2\) iki gaz halindeki maddenin molar kütleleridir.

\(D\) değeri deneysel olarak, incelenmekte olan gazın eşit hacimli kütlelerinin \(m_1\) ve bilinen moleküler kütleye (M2) sahip bir referans gazın kütlelerinin oranı olarak belirlenir. \(D\) ve \(m_2\) değerlerinden incelenen gazın molar kütlesini bulabilirsiniz: \(m_1 = D\cdot m_2\)

Dolayısıyla, normal koşullar altında (n.s.), herhangi bir gazın molar hacmi \(V_(\mu) = 22,4\) l/mol'dür.

Bağıl yoğunluk çoğunlukla, sırasıyla bilinen ve eşit olan hidrojen ve havanın molar kütleleri kullanılarak, hava veya hidrojene göre hesaplanır:

\[ (\mu )_(H_2)=2\cdot (10)^(-3)\frac(kg)(mol) \]

\[ (\mu )_(vozd)=29\cdot (10)^(-3)\frac(kg)(mol) \]

Çoğu zaman, problemleri çözerken, normal koşullar altında (n.s.) (bir atmosfer basıncı veya aynı olan) kullanılır. \(p=(10)^5Pa=760\ mm\ Hg,\ t=0^o C \)) herhangi bir ideal gazın molar hacmi:

\[ \frac(RT)(p)=V_(\mu )=22,4\cdot (10)^(-3)\frac(m^3)(mol)=22,4\frac(l)( mol)\ . \]

İdeal gaz moleküllerinin normal koşullar altında konsantrasyonu:

\[ n_L=\frac(N_A)(V_(\mu ))=2.686754\cdot (10)^(25)m^(-3)\ , \]

Loschmidt sayısı denir.

Giriş 2

1.Avogadro Yasası 3

2. Gaz kanunları 6

3. Avogadro Yasasının Sonuçları 7

4. Avogadro Yasası ile ilgili problemler 8

Sonuç 11

Referanslar 12

giriiş

Bir deneyin sonuçlarını tahmin etmek, ortak bir prensibi algılamak, bir modeli tahmin etmek birçok bilim insanının yaratıcılığına işaret eder. Çoğu zaman tahminler yalnızca araştırmacının meşgul olduğu alanı kapsar ve herkes tahminlerinde cesurca ileri adım atma kararlılığına sahip değildir. Bazen cesaret mantıklı düşünme yeteneği verebilir.

1.Avogadro Yasası

1808'de Gay-Lussac (Alman doğa bilimci Alexander Humboldt ile birlikte), reaksiyona giren gazların hacimleri arasındaki ilişkinin basit tamsayılarla ifade edildiği sözde hacimsel ilişkiler yasasını formüle etti. Örneğin, 2 hacim hidrojen, 1 hacim hidrojen ile birleşerek 2 hacim su buharı üretir; 1 hacim klor, 1 hacim hidrojen ile birleşerek 2 hacim hidrojen klorür vb. verir. Farklı gazların parçacıklarının neyden yapıldığı konusunda bir fikir birliği olmadığından, bu yasanın o zamanlar bilim adamlarına pek faydası yoktu. Atom, molekül, cisimcik gibi kavramlar arasında net bir ayrım yoktu.

1811'de Gay-Lussac ve diğer bilim adamlarının deneylerinin sonuçlarını dikkatle analiz eden Avogadro, hacimsel ilişkiler yasasının gaz moleküllerinin nasıl "yapılandığını" anlamamıza izin verdiği sonucuna vardı. "Bununla bağlantılı olarak ortaya çıkan ve kabul edilebilir tek hipotez gibi görünen ilk hipotez," diye yazdı, "herhangi bir gazı oluşturan moleküllerin sayısının aynı hacimde her zaman aynı olduğu varsayımıdır..." Ve Avogadro'ya göre “bileşik moleküller” (şimdi onlara sadece moleküller diyoruz) daha küçük parçacıklardan - atomlardan oluşur.

Üç yıl sonra Avogadro, hipotezini daha da net bir şekilde ortaya koydu ve kendi adını taşıyan bir yasa biçiminde formüle etti: "Aynı basınç ve sıcaklıktaki gaz halindeki maddelerin eşit hacimleri aynı sayıda molekül içerir, dolayısıyla farklı yoğunluklarda maddeler bulunur. gazlar, moleküllerinin kütlesinin bir ölçüsü olarak hizmet eder..." Bu ekleme çok önemliydi: Bu, farklı gazların yoğunluğunu ölçerek, bu gazları oluşturan moleküllerin bağıl kütlelerini belirlemenin mümkün olduğu anlamına geliyordu. Gerçekten de, 1 litre hidrojen, 1 litre oksijenle aynı sayıda molekül içeriyorsa, bu gazların yoğunluklarının oranı, moleküllerin kütlelerinin oranına eşittir. Avogadro, gazlardaki moleküllerin mutlaka tek atomlardan oluşması gerekmediğini, aynı veya farklı birden fazla atom içerebileceğini vurguladı. (Adil olmak gerekirse, 1814'te ünlü Fransız fizikçi A.M. Ampere'nin Avogadro'dan bağımsız olarak aynı sonuçlara vardığını söylemek gerekir.)

Avogadro'nun zamanında hipotezi teorik olarak kanıtlanamadı. Ancak bu hipotez, gaz halindeki bileşiklerin moleküllerinin bileşimini deneysel olarak belirlemek ve bunların bağıl kütlelerini belirlemek için basit bir fırsat sağladı. Böyle bir akıl yürütmenin mantığını izlemeye çalışalım. Deney, bu gazlardan oluşan hidrojen, oksijen ve su buharının hacimlerinin 2:1:2 oranında olduğunu göstermektedir. Bu gerçeklerden farklı sonuçlar çıkarılabilir. Birincisi: hidrojen ve oksijen molekülleri iki atomdan (H2 ve O2) oluşur ve bir su molekülü üçten oluşur ve ardından 2H2 + O2 → 2H2O denklemi doğrudur. Ancak aşağıdaki sonuç da mümkündür: hidrojen molekülleri tek atomludur ve oksijen ve su molekülleri iki atomludur ve bu durumda aynı hacim oranı 2:1:2 olan 2H + O2 → 2HO denklemi doğrudur. İlk durumda, sudaki hidrojen ve oksijen kütlelerinin oranından (1:8), oksijenin bağıl atom kütlesinin 16'ya, ikincisinde ise 8'e eşit olduğu sonucu çıktı. Gay-Lussac'ın çalışmasından 50 yıl sonra bile bazı bilim adamları suyun formülünün H 2 O değil H2O olduğu konusunda ısrar etmeye devam ettiler. Diğerleri ise doğru formülün H 2 O 2 olduğuna inanıyorlardı. Buna göre, bazı tablolarda oksijenin atom kütlesi 8'e eşit alınmıştır.

Ancak iki varsayımdan doğru olanı seçmenin basit bir yolu vardı. Bunu yapmak için yalnızca diğer benzer deneylerin sonuçlarını analiz etmek gerekiyordu. Böylece, eşit hacimlerde hidrojen ve klorun iki kat hacimli hidrojen klorür verdiği anlaşıldı. Bu gerçek, hidrojenin tek atomlu olma olasılığını hemen reddetti: H + Cl → HC1, H + Cl2 → HC12 ve benzerleri gibi reaksiyonlar, iki kat hacimde HC1 üretmez. Bu nedenle hidrojen molekülleri (ve ayrıca klor) iki atomdan oluşur. Ancak hidrojen molekülleri diatomikse, oksijen molekülleri de diatomiktir ve su molekülleri üç atoma sahiptir ve formülü H2O'dur. On yıllardır bu kadar basit argümanların bazı kimyagerleri Avogadro'nun teorisinin geçerliliği konusunda ikna edememesi şaşırtıcıdır. birçoğu için onlarca yıldır neredeyse fark edilmeden kaldı.

Bu kısmen o günlerde kimyasal reaksiyon formülleri ve denklemlerinin basit ve net bir şekilde kaydedilmemesinden kaynaklanmaktadır. Ancak asıl önemli olan, Avogadro'nun teorisinin rakibinin, dünyanın her yerindeki kimyacılar arasında tartışmasız otoriteye sahip olan ünlü İsveçli kimyager Jens Jakob Berzelius olmasıydı. Onun teorisine göre tüm atomların elektrik yükü vardır ve moleküller zıt yüklü atomların birbirini çekmesinden oluşur. Oksijen atomlarının güçlü bir negatif yüke ve hidrojen atomlarının pozitif bir yüke sahip olduğuna inanılıyordu. Bu teori açısından bakıldığında, eşit yüklü iki atomdan oluşan bir oksijen molekülünü hayal etmek imkansızdı! Ancak oksijen molekülleri tek atomluysa, oksijenin nitrojenle reaksiyonunda: N + O → NO hacim oranı 1:1:1 olmalıdır. Bu da deneyle çelişiyordu: 1 litre nitrojen ve 1 litre oksijen, 2 litre NO verdi. Bu temelde Berzelius ve diğer birçok kimyager, Avogadro'nun hipotezini deneysel verilerle tutarsız olduğu gerekçesiyle reddetti!

Avogadro'nun hipotezi, 1850'lerin sonlarında genç İtalyan kimyager Stanislao Cannizzaro (1826–1910) tarafından yeniden canlandırıldı ve kimyagerleri geçerliliği konusunda ikna etti. Gaz halindeki elementlerin molekülleri için doğru (çift) formülleri kabul etti: H2, O2, Cl2, Br2, vb. ve Avogadro'nun hipotezini tüm deneysel verilerle uzlaştırdı. Cannizzaro şöyle yazdı: "Modern atom teorisinin temel taşı Avogadro teorisidir... Bu teori, moleküller ve atomlar hakkındaki temel fikirlerin açıklanması ve ikincisinin kanıtlanması için en mantıklı başlangıç ​​noktasını temsil eder... İlk başta fiziksel gerçekler Avogadro ve Ampere'nin teorisiyle çelişiyormuş gibi göründü, bu yüzden bir kenara bırakıldı ve kısa süre sonra unutuldu; ama sonra kimyagerler, araştırmalarının mantığı gereği ve bilimin kendiliğinden evriminin bir sonucu olarak, onlar için fark edilmeyecek şekilde, aynı teoriye yönlendirildiler... Bilimin bu uzun ve bilinçsiz dönüşünü kim görmez ki ve belirlenen hedef doğrultusunda Avogadro ve Ampere teorisinin lehine kesin bir kanıt mı? Farklı, hatta zıt noktalardan yola çıkarak varılan, deneyimle doğrulanan pek çok gerçeğin önceden görülebilmesini sağlayan bir teori, basit bir bilimsel icattan daha fazlası olsa gerek. Bu... gerçeğin ta kendisi olmalı."

D.I. Mendeleev o zamanın hararetli tartışmaları hakkında şunları yazdı: “50'li yıllarda bazıları O = 8, diğerleri ise O = 16, eğer H = 1 idi. İlki için su H2O, ikincisi için hidrojen peroksit H2O2 idi, şimdi olduğu gibi. , su H 2 O, hidrojen peroksit H 2 O 2 veya H O. Karışıklık ve karışıklık hüküm sürdü. 1860 yılında dünyanın her yerinden kimyagerler bir kongrede anlaşmaya varmak ve tekdüzeliğe ulaşmak için Karlsruhe'de toplandılar. Bu kongrede hazır bulunduğum için, anlaşmazlığın ne kadar büyük olduğunu, koşullu anlaşmanın bilimin önde gelenleri tarafından nasıl büyük bir onurla korunduğunu ve İtalyan profesör Cannizzaro liderliğindeki Gerard'ın takipçilerinin nasıl hararetle bu konuyu takip ettiklerini çok iyi hatırlıyorum. Avogadro yasasının sonuçları.”

Avogadro'nun hipotezi genel kabul gördükten sonra, bilim adamları yalnızca gaz halindeki bileşiklerin moleküllerinin bileşimini doğru bir şekilde belirlemekle kalmadı, aynı zamanda atomik ve moleküler kütleleri de hesaplayabildiler. Bu bilgi, kimyasal reaksiyonlardaki reaktiflerin kütle oranlarının kolayca hesaplanmasına yardımcı oldu. Bu tür ilişkiler çok uygundu: Bilim insanları, maddelerin kütlesini gram cinsinden ölçerek moleküllerle çalışıyor gibi görünüyordu. Göreceli moleküler kütleye sayısal olarak eşit olan ancak gram cinsinden ifade edilen bir madde miktarına gram molekül veya mol adı verildi ("mol" kelimesi 20. yüzyılın başında Alman fizik kimyageri Nobel Ödülü sahibi Wilhelm Ostwald tarafından icat edildi). (1853–1932); aynı kökü içerir, “molekül” kelimesiyle aynıdır ve Latince mollerden gelir - kütle, küçültme ekiyle kütle). Gaz halindeki bir maddenin bir molünün hacmi de ölçülmüştür: normal koşullar altında (yani 1 atm = 1,013 · 10 5 Pa basınçta ve 0°C sıcaklıkta) 22,4 litreye eşittir (şayet ideale yakın gaz). Bir moldeki molekül sayısına Avogadro sabiti adı verilmeye başlandı (genellikle belirtilir) N A). Köstebeğin bu tanımı neredeyse bir yüzyıl boyunca devam etti.

Şu anda bir mol farklı şekilde tanımlanmaktadır: 0,012 kg karbon-12 ile aynı sayıda yapısal element (bunlar atom, molekül, iyon veya diğer parçacıklar olabilir) içeren madde miktarıdır. 1971 yılında 14. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı'nın kararıyla köstebek, Uluslararası Birimler Sistemi'ne (SI) 7. temel birim olarak dahil edildi.

Cannizzaro'nun zamanında bile atomlar ve moleküller çok küçük olduğundan ve onları daha önce kimse görmediğinden Avogadro sabitinin çok büyük olması gerektiği açıktı. Zamanla moleküllerin boyutunu ve değerini belirlemeyi öğrendiler. N A - ilk başta çok kabaca, sonra giderek daha kesin olarak. Her şeyden önce, her iki miktarın da birbiriyle ilişkili olduğunu anladılar: Atomlar ve moleküller ne kadar küçükse, Avogadro sayısı da o kadar büyüktü. Atomların boyutu ilk kez Alman fizikçi Joseph Loschmidt (1821-1895) tarafından değerlendirildi. Gazların moleküler kinetik teorisine ve buharlaşma sırasında sıvıların hacmindeki artışa ilişkin deneysel verilere dayanarak, 1865 yılında nitrojen molekülünün çapını hesapladı. 0,969 nm (1 nanometre, metrenin milyarda biri) veya Loschmidt'in yazdığı gibi, "bir hava molekülünün çapı, milimetrenin milyonda birine eşit olarak yuvarlanır." Bu, o dönem için iyi bir sonuç olan modern değerin yaklaşık üç katıdır. Loschmidt'in aynı yıl yayınlanan ikinci makalesi de 1 cm3 gazdaki molekül sayısını veriyor ve bu sayıya o zamandan beri Loschmidt sabiti adı veriliyor ( N L). Ondan değer almak kolaydır N A, ideal gazın molar hacmiyle (22,4 l/mol) çarpılır.

Avogadro sabiti birçok yöntemle belirlenmiştir. Örneğin gökyüzünün mavi renginden güneş ışığının havada dağıldığı anlaşılmaktadır. Rayleigh'in gösterdiği gibi, ışık saçılımının yoğunluğu birim hacim başına hava moleküllerinin sayısına bağlıdır. Doğrudan güneş ışığının ve mavi gökyüzünden yayılan ışığın yoğunluklarının oranı ölçülerek Avogadro sabiti belirlenebilir. Bu tür ölçümler ilk kez İtalyan matematikçi ve önde gelen siyasi figür Quintino Sella (1827-1884) tarafından İsviçre'nin güneyindeki Monte Rosa'nın (4634 m) zirvesinde gerçekleştirildi. Bu ve benzeri ölçümlere dayanılarak yapılan hesaplamalar, 1 molün yaklaşık 6·10 23 parçacık içerdiğini gösterdi.

Başka bir yöntem Fransız bilim adamı Jean Perrin (1870–1942) tarafından kullanıldı. Mikroskop altında, kauçukla ilgili ve bazı tropik ağaçların özsuyundan elde edilen, suda asılı duran minik (yaklaşık 1 mikron çapında) sakız toplarının sayısını saydı. Perrin, gaz moleküllerini yöneten yasaların aynılarının bu toplar için de geçerli olduğuna inanıyordu. Bu durumda bu topların “molar kütlesini” belirlemek mümkündür; ve tek bir topun kütlesini bilerek (gerçek moleküllerin kütlesinin aksine ölçülebilir), Avogadro sabitini hesaplamak kolaydı. Perrin yaklaşık 6,8 10 23 elde etti.

Bu sabitin modern anlamı N A = 6,0221367·10 23.

Avogadro sabiti o kadar büyük ki hayal edilmesi zor. Örneğin bir futbol topu büyütülürse N Hacim olarak da dünya ona sığacak. Eğer içindeyse N Ve topun çapını arttırırsanız, yüz milyarlarca yıldız içeren en büyük galaksi ona sığacaktır! Denize bir bardak su dökerseniz ve bu suyun tüm denizlere ve okyanuslara eşit şekilde dağılmasını beklerseniz, dünyanın herhangi bir yerinde bir bardak su topladığınızda, bir zamanlar var olan birkaç düzine su molekülü ortaya çıkar. bir bardakta. Bir mol dolar alsanız tüm kıtaları 2 kilometrelik yoğun bir tabakayla kaplar...

2. Gaz kanunları

İdeal bir gazın sabit sıcaklıkta basınç ve hacmi arasındaki ilişki Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.

Bir gaz örneğinin basıncı ve hacmi ters orantılıdır, yani ürünleri sabit bir değerdir: pV = sabit. Bu ilişki problemlerin çözümüne daha uygun bir biçimde yazılabilir:

p1V1 = p2V2 (Boyle-Mariotte yasası).

2 atm (p1) basınç altında 50 litre gazın (V1) 25 litre (V2) hacme kadar sıkıştırıldığını varsayalım, o zaman yeni basıncı şuna eşit olacaktır:

Z
İdeal gazların özelliklerinin sıcaklığa bağımlılığı Gay-Lussac yasasıyla belirlenir: bir gazın hacmi, mutlak sıcaklığıyla doğru orantılıdır (sabit kütlede: V = kT, burada k, orantı katsayısıdır). Bu ilişki genellikle problemlerin çözümü için daha uygun bir biçimde yazılır:

Örneğin, 300K sıcaklıktaki 100 litre gaz, basınç değiştirilmeden 400K'ye ısıtılırsa, daha yüksek bir sıcaklıkta gazın yeni hacmi şuna eşit olacaktır:

Z
pV/T= = const birleşik gaz yasasının yazımı Mendeleev-Clapeyron denklemine dönüştürülebilir:

burada R evrensel gaz sabitidir, a ise gazın mol sayısıdır.

sen
Mendeleev-Clapeyron denklemi çok çeşitli hesaplamalara izin verir. Örneğin, 3 atm basınçta ve 400 K sıcaklıkta, 70 l hacim kaplayan gazın mol sayısını belirleyebilirsiniz:

Birleşik gaz yasasının sonuçlarından biri: Aynı sıcaklık ve basınçtaki farklı gazların eşit hacimleri aynı sayıda molekül içerir. Bu Avogadro yasasıdır.

Avogadro yasasından da önemli bir sonuç çıkar: Aynı hacimdeki farklı gazların (doğal olarak, aynı basınç ve sıcaklıkta) kütleleri moleküler kütleleriyle ilişkilidir:

m1/m2 = M1/M2 (m1 ve m2 iki gazın kütleleridir);

M1IM2 bağıl yoğunluğu temsil eder.

Avogadro yasası yalnızca ideal gazlar için geçerlidir. Normal şartlarda sıkıştırılması zor olan gazlar (hidrojen, helyum, nitrojen, neon, argon) ideal kabul edilebilir. Karbon monoksit (IV), amonyak, kükürt oksit (IV) için ideallikten sapmalar zaten normal koşullar altında gözlenir ve artan basınç ve azalan sıcaklıkla birlikte artar.

3. Avogadro Yasasının Sonuçları

4. Avogadro Yasasındaki Sorunlar

Sorun 1

25 °C'de ve 99,3 kPa (745 mm Hg) basınçta belirli bir gaz 152 cm3'lük bir hacim kaplar. Aynı gazın 0 °C'de ve 101,33 kPa basınçta kaplayacağı hacmi bulunuz?

Çözüm

Problem verilerini denklemde (*) yerine koyarsak şunu elde ederiz:

Vo = PVTo / TPo = 99,3*152*273 / 101,33*298 = 136,5 cm3.

Sorun 2

Bir CO2 molekülünün kütlesini gram cinsinden ifade edin.

Çözüm

CO2'nin moleküler ağırlığı 44,0 amu'dur. Bu nedenle CO2'nin molar kütlesi 44,0 g/mol'dür. 1 mol CO2 6,02*1023 molekül içerir. Buradan bir molekülün kütlesini buluyoruz: m = 44,0 / 6,02-1023 = 7,31 * 10-23 g.

Görev 3

5,25 g ağırlığındaki nitrojenin 26 °C'de ve 98,9 kPa (742 mm Hg) basınçta kaplayacağı hacmi belirleyin.

Çözüm

5,25 g'ın içerdiği N2 miktarını belirleyin: 5,25 / 28 = 0,1875 mol,

V, = 0,1875*22,4 = 4,20 dm3. Daha sonra ortaya çıkan hacmi problemde belirtilen koşullara getiriyoruz: V = PoVoT / PTo = 101,3 * 4,20 * 299 / 98,9 * 273 = 4,71 dm3.

Sorun 4

Karbon monoksit (“karbon monoksit”) tehlikeli bir hava kirleticidir. Kandaki hemoglobinin oksijen taşıma yeteneğini azaltır, kardiyovasküler sistem hastalıklarına neden olur, beyin aktivitesini azaltır. Doğal yakıtların eksik yanması nedeniyle Dünya'da yılda 500 milyon ton CO2 oluşuyor. Bu nedenle Dünya'da oluşan karbon monoksitin (normal şartlarda) ne kadar hacim kaplayacağını belirleyin.

Çözüm

Problem koşulunu formül formunda yazalım:

m(CO) = 500 milyon ton = 5. 1014 gr

M(CO) = 28 g/mol

VM = 22,4 l/mol (n.s.)

V(CO) = ? (Kuyu.)

Sorunu çözmek için bir maddenin miktarını, kütlesini ve molar kütlesini ilişkilendiren denklemler kullanılır:

m(CO) / M(CO) = n(CO),

yanı sıra gaz halindeki maddenin miktarı, hacmi ve molar hacmi:

V(CO) / VM = n(CO)

Bu nedenle: m(CO) / M(CO) = V (CO) / VM, dolayısıyla:

V(CO) = (VM . m(CO)) / M(CO) = (22.4 . 5 . 1014) / 28

[(l/mol) . g / (g/mol)] = 4 . 1014 l = 4. 1011 m3 = 400 km3

Sorun 5

Bu kısım 2,69 içeriyorsa, nefes almak için gerekli gazın bir kısmının kapladığı hacmi (sıfırda) hesaplayın. Bu gazın 1022 molekülü. Bu ne gazı?

Çözüm.

Nefes almak için gerekli olan gaz elbette oksijendir. Sorunu çözmek için önce durumunu formül biçiminde yazıyoruz:

N(O2) = 2,69. 1022 (moleküller)

VM = 22,4 l/mol (n.s.)

NA = 6,02. 1023 mol--1

V(O2) = ? (Kuyu.)

Sorunu çözmek için, bir n(O2) maddesinin belirli bir kısmındaki N(O2) parçacıklarının sayısını Avogadro sayısı NA ile ilişkilendiren denklemler kullanılır:

n(O2) = N(O2) / NA,

yanı sıra gaz halindeki maddenin miktarı, hacmi ve molar hacmi (n.s.):

n(O2) = V(O2) / VM

Dolayısıyla: V(O2) = VM. n(O2) = (VM . N(O2)) / NA = (22,4 , 2,69 , 1022) : (6,02 , 1023) [(l/mol) : mol--1] = 1, 0 l

Cevap. Koşulda belirtilen molekül sayısını içeren oksijenin bir kısmı, no. hacim 1 l.

Sorun 6

Normal şartlarda hacmi 1 litre olan karbondioksitin kütlesi 1,977 g'dır. Bu gazın bir molünün (normal şartlarda) gerçek hacmi nedir? Cevabınızı açıklayın.

Çözüm

Molar kütle M (CO2) = 44 g/mol, ardından mol hacmi 44/1,977 = 22,12 (l). Bu değer ideal gazlar için kabul edilen değerden (22,4 l) daha düşüktür. Hacimdeki azalma, CO2 molekülleri arasındaki etkileşimin artmasıyla, yani ideallikten sapmayla ilişkilidir.

Sorun 7

Hacmi 10 cm3 olan kapalı bir ampul içinde bulunan 0,01 g ağırlığındaki gaz halindeki klor, 0'dan 273oC'ye ısıtılır. 0oC ve 273oC'de klorun başlangıç ​​basıncı nedir?

Çözüm

Bay(Cl2) =70,9; dolayısıyla 0,01 g klor, 1,4±10-4 mol'e karşılık gelir. Ampulün hacmi 0,01 l'dir. Mendeleev-Clapeyron denklemini pV=vRT kullanarak, 0oC'de klorun başlangıç ​​basıncını (p1) buluruz:

benzer şekilde 273oC'de klorun basıncını (p2) buluyoruz: p2 = 0,62 atm.

Görev 8

15oC sıcaklıkta ve 790 mm Hg basınçta 10 g karbon monoksitin (II) kapladığı hacim nedir? Sanat.?

Çözüm

Sorun 8

Firemine gazı veya CH 4 metan madenciler için gerçek bir felakettir. Mayınlarda meydana gelen patlamalar büyük yıkımlara ve can kayıplarına yol açmaktadır. G. Davy güvenli bir madenci lambası icat etti. İçinde alev bakır bir ağ ile çevrelenmişti ve bunun dışına çıkmıyordu, bu nedenle metan ateşleme sıcaklığına kadar ısınmadı. Grizu karşısında kazanılan zafer, G. Davy tarafından sivil bir başarı olarak kabul edilir.
Metan maddesinin miktarı ise hayır. 23,88 mol'e eşit olduğuna göre bu gazın hacmi litre cinsinden ne kadardır?

Çözüm

V = 23,88 mol * 22,4 l/mol = 534,91 l

Sorun 9

Kibrit yakan herkes kükürt dioksit (SO2) kokusunu bilir. Bu gaz suda oldukça çözünür: 1 litre suda 42 litre kükürt dioksit çözülebilir. 10 litre suda çözülebilecek kükürt dioksit kütlesini belirleyin.

Çözüm

ν = V/V m V=ν * V m m = ν * M

1 l suda 42 l SO 2 çözünür

x l SO 2 - 10 l suda

x = 42* 10/1 = 420 litre

ν = 420 l/ 22,4 l/mol = 18,75 mol

m = 18,75 mol * 64 g/mol = 1200 g

Sorun 10

Bir yetişkin bir saat içinde yaklaşık 40 gram karbondioksiti dışarı atar. Bu gazın belirli bir kütlesinin hacmini (sayılarını) belirleyin.

Çözüm

m = ν * M ν = m/M V=ν * V m

ν(CO2) = 40 g / 44 g/mol = 0,91 mol

V(CO2) = 0,91 mol * 22,4 l/mol = 20,38 l

Çözüm

Avogadro'nun moleküler teorinin kurucularından biri olarak değeri o zamandan beri evrensel olarak tanınmaktadır. Avogadro'nun mantığının kusursuz olduğu ortaya çıktı ve bu daha sonra J. Maxwell tarafından gazların kinetik teorisine dayanan hesaplamalarla doğrulandı; daha sonra deneysel doğrulama elde edildi (örneğin Brown hareketinin incelenmesine dayanarak) ve ayrıca her bir gazın bir molünde kaç tane parçacık bulunduğu da bulundu. Bu sabit - 6,022 1023 - anlayışlı araştırmacının adını ölümsüzleştiren Avogadro sayısı olarak adlandırıldı.

Referanslar

Butskus P.F. Organik kimya ile ilgili kitap okumak. 10. sınıf / bilgisayar öğrencileri için kılavuz. Butskus P.F. – 2. ed., revize edildi.

– M.: Eğitim, 1985. Bykov G.V. Amedeo Avogadro: Hayatın ve işin taslağı

. M.: Nauka, 1983. Glinka N.L. Genel kimya

Ah. üniversiteler için el kitabı .– L.: Kimya, 1983.

Kritsman V.A. Robert Boyle, John Dalton, Amedeo Avogadro. Kimyada moleküler bilimin yaratıcıları

. M., 1976 Kuznetsov V.I.

Genel kimya. Gelişim eğilimleri .– M.: Lise.

Makarov K.A. Kimya ve sağlık. Aydınlanma, 1985.

Mario Liuzzi.

Fizik tarihi

.

Zamanla hukuki uygulamalar Amedeo'nun ilgisini çekmeyi bıraktı. Genç adamın ilgi alanları farklı bir alandaydı. Gençliğinde bile deneysel fizik ve geometri okuluna gitti. İşte o zaman geleceğin bilim adamında bilim sevgisi uyandı. Bilgideki boşluklar nedeniyle Avogadro kendi kendine eğitime başladı. Amedeo, 25 yaşındayken tüm boş zamanlarını matematik ve fizik çalışmaya adadı.

Bilimsel faaliyetler

İlk aşamada Amedeo'nun bilimsel faaliyeti elektriksel olayların incelenmesine ayrılmıştı. Avogadro'nun ilgisi, Volt'un 1800 yılında elektrik akımının kaynağını keşfetmesinden sonra yoğunlaştı. Volta ve Galvani arasında elektriğin doğası hakkında yapılan tartışmalar da genç bilim adamı için daha az ilgi çekici değildi. Ve genel olarak o zamanlar bu alan bilimde ileri düzeydeydi.

1803 ve 1804'te Avogadro, kardeşi Felice ile birlikte Torino Akademisi'nden bilim adamlarına elektrokimyasal ve elektriksel olaylara ilişkin teorileri ortaya koyan iki çalışma sundu. 1804 yılında Amedeo bu akademinin muhabir üyesi oldu.

1806'da Avogadro, Torino Lisesi'nde öğretmen olarak işe girdi. Ve üç yıl sonra bilim adamı, on yıl boyunca matematik ve fizik öğrettiği Vercelli Lisesi'ne taşındı. Bu dönemde Amedeo pek çok bilimsel literatür okudu ve kitaplardan faydalı alıntılar yaptı. Onları hayatlarının sonuna kadar yönlendirdi. Her biri 700 sayfalık 75 cilt birikmiştir. Bu kitapların içeriği, bilim insanının ilgi alanlarının çok yönlülüğünden ve yaptığı devasa çalışmalardan bahsediyor.

Kişisel yaşam

Amedeo, yaşı üçüncü on yaşını aştığında aile hayatını oldukça geç düzenledi. Vercelli'de çalışırken bilim adamından çok daha genç olan Anna di Giuseppe ile tanıştı. Bu evlilikten sekiz çocuk doğdu. Hiçbiri babalarının izinden gitmedi.

Avogadro yasası ve sonuçları

1808'de Gay-Lussac (Humboldt ile işbirliği içinde) hacimsel ilişkiler ilkesini formüle etti. Bu yasa, reaksiyona giren gazların hacimleri arasındaki ilişkinin basit sayılarla ifade edilebileceğini belirtiyordu. Örneğin, 1 hacim klor, 1 hacim hidrojen ile birleşerek 2 hacim hidrojen klorür vb. verir. Ancak bu yasa hiçbir şey vermedi, çünkü birincisi parçacık, molekül, atom kavramları arasında belirli bir fark yoktu ve ikincisi, bilim adamlarının çeşitli gaz parçacıklarının bileşimi hakkında farklı görüşleri vardı.

1811'de Amedeo, Gay-Lussac'ın araştırmasının sonuçlarının kapsamlı bir analizine başladı. Sonuç olarak Avogadro, hacimsel ilişkiler yasasının gaz molekülünün yapısını anlamamıza izin verdiğini fark etti. Formüle ettiği hipotez şuydu: "Aynı hacimdeki herhangi bir gazın molekül sayısı her zaman aynıdır."

Yasanın keşfi

Üç yıl boyunca bilim adamı deney yapmaya devam etti. Ve sonuç olarak, şuna benzeyen Avogadro yasası ortaya çıktı: “Aynı sıcaklık ve basınçta eşit hacimdeki gaz halindeki maddeler aynı sayıda molekül içerir. Ve moleküllerin kütlesinin ölçüsü, çeşitli gazların yoğunluğundan belirlenebilir." Örneğin, 1 litre oksijen, 1 litre hidrojenle aynı sayıda molekül içeriyorsa, bu gazların yoğunluklarının oranı, moleküllerin kütlelerinin oranına eşittir. Bilim adamı ayrıca gazlardaki moleküllerin her zaman tek atomlardan oluşmadığını da kaydetti. Hem farklı hem de aynı atomların varlığı kabul edilebilir.

Ne yazık ki Avogadro zamanında bu yasa teorik olarak kanıtlanamamıştı. Ancak deneylerde gaz moleküllerinin bileşimini oluşturmayı ve kütlelerini belirlemeyi mümkün kıldı. Böyle bir akıl yürütmenin mantığını takip edelim. Deney sırasında, gazdaki su buharının yanı sıra hidrojen ve oksijen hacimlerinin 2:1:2 oranında olduğu ortaya çıktı. Bu gerçeklerden çeşitli sonuçlar çıkarılabilir. Birincisi: Bir su molekülü üç atomdan oluşur ve hidrojen ve oksijen molekülleri iki atomdan oluşur. İkinci sonuç da oldukça uygundur: Su ve oksijen molekülleri diatomiktir ve hidrojen molekülleri tek atomludur.

Hipotezin muhalifleri

Avogadro yasasının birçok rakibi vardı. Bunun nedeni kısmen o günlerde kimyasal reaksiyonlara ilişkin denklemlerin ve formüllerin basit ve net bir şekilde kaydedilmemesiydi. İftira atanların başında ise otoritesi tartışmasız olan İsveçli kimyager Jens Berzelius geliyordu. Tüm atomların elektrik yüküne sahip olduğuna ve moleküllerin birbirini çeken zıt yüklere sahip atomlardan oluştuğuna inanıyordu. Böylece hidrojen atomları pozitif yüke, oksijen atomları ise negatif yüke sahipti. Bu açıdan bakıldığında eşit yüklü 2 atomdan oluşan bir oksijen molekülü mevcut değildir. Ancak oksijen molekülleri hala tek atomluysa, nitrojenin oksijenle reaksiyonunda hacim oranının oranı 1:1:1 olmalıdır. Bu ifade, 1 litre oksijen ve 1 litre nitrojenden 2 litre nitrik oksit elde edildiği deneyle çelişmektedir. Bu nedenle Berzelius ve diğer kimyagerler Avogadro yasasını reddettiler. Sonuçta, kesinlikle deneysel verilere uymuyordu.

Yasanın yeniden canlandırılması

On dokuzuncu yüzyılın altmışlı yıllarına kadar kimyada keyfilik gözlendi. Üstelik hem moleküler kütlelerin değerlendirilmesine hem de kimyasal reaksiyonların tanımlanmasına kadar uzanıyordu. Karmaşık maddelerin atomik bileşimi hakkında genel olarak birçok yanlış anlama vardı. Hatta bazı bilim insanları moleküler teoriden vazgeçmeyi bile planladılar. Ve ancak 1858'de İtalya'dan Cannizzaro adlı bir kimyager, Bertollet ve Ampere'nin yazışmalarında Avogadro yasasına ve onun sonuçlarına ilişkin bir referans buldu. Bu, o dönemde kimyanın kafa karıştırıcı tablosuna düzen getirdi. İki yıl sonra Cannizzaro, Karlsruhe'deki Uluslararası Kimya Kongresi'nde Avogadro yasası hakkında konuştu. Raporu bilim adamları üzerinde silinmez bir izlenim bıraktı. İçlerinden biri sanki ışığı görmüş gibi tüm şüphelerinin ortadan kaybolduğunu ve karşılığında bir güven duygusu oluştuğunu söyledi.

Avogadro yasası kabul edildikten sonra, bilim adamları yalnızca gaz moleküllerinin bileşimini belirlemekle kalmadı, aynı zamanda atomik ve moleküler kütleleri de hesaplayabildiler. Bu bilgi, çeşitli kimyasal reaksiyonlardaki reaktiflerin kütle oranlarının hesaplanmasında yardımcı oldu. Ve çok uygundu. Araştırmacılar kütleyi gram cinsinden ölçerek molekülleri manipüle edebilirler.

Çözüm

Avogadro yasasının keşfedilmesinden bu yana çok zaman geçti ama kimse moleküler teorinin kurucusunu unutmadı. Bilim adamının mantığı kusursuzdu ve bu daha sonra J. Maxwell'in gazların kinetik teorisine dayanan hesaplamaları ve ardından deneysel çalışmalarla (Brown hareketi) doğrulandı. Ayrıca her bir gazın bir molünde kaç tane parçacık bulunduğu da belirlendi. Bu sabit, 6.022.1023, anlayışlı Amedeo'nun adını ölümsüzleştiren Avogadro sayısı olarak adlandırıldı.

1.Kimya doğa biliminin bir parçasıdır. Kimyasal süreçler. Kimyasal bileşik türleri.

Kimyasal isimlendirme. Orta, asidik ve bazik tuzların isimlendirilmesi.

Kimya doğa bilimlerinin bir parçasıdır.

Kimya maddelerin bilimidir. Maddenin iç yapısındaki ve etkileşen atomların elektronik yapısındaki değişikliklerin eşlik ettiği, ancak çekirdeğin bileşimini ve yapısını etkilemeyen maddeleri ve bunların dönüşümlerini inceler.

Yaklaşık 7.000.000 kimyasal bileşik bilinmektedir ve bunların 400.000'i inorganiktir.

Kimya temel bilimlerden biridir.

Doğa bilimlerinin, doğa bilimlerinin bir parçasıdır. Fizik, tıp, biyoloji, ekoloji vb. gibi diğer birçok bilimle ilgilidir.

Kimyasal süreçler.

Kimyasal bileşik türleri.

Kimyasal isimlendirme. Şu anda, kimyasal elementleri adlandırmak için önemsiz ve rasyonel bir isimlendirme kullanılıyor; ikincisi Rusça, yarı sistematik (uluslararası) ve sistematik olarak ikiye ayrılıyor.İÇİNDE

önemsiz

İsimlendirme, kimyasal maddelerin tarihsel olarak belirlenmiş özel adlarını kullanır.

Kimyasal bileşiklerin bileşimini yansıtmazlar. Bu tür isimlerin kullanılması çoğunlukla geleneğe bir övgüdür. Örnek: CaO – sönmemiş kireç, N2O – gülme gazı.

Rusça isimlendirme çerçevesinde kimyasal bileşiklerin isimlendirilmesinde Rusça isimlerin kökleri, yarı sistematik isimlendirmede ise Latince kökler kullanılmaktadır.

Tuzlar kimyasal bileşimlerine göre orta, asidik ve bazik tuzlar olarak sınıflandırılır. Ayrıca çift, karışık ve kompleks tuzlar da vardır.

Tuzların çoğu, sudaki çözünürlüklerine bakılmaksızın güçlü elektrolitlerdir.