Первоначально химики, даже Ги Люссак, известный своим законом отношения объемов, не могли объяснить, почему объем газа реагентов и продуктов представляет собой простое целочисленное отношение. Это потому, что в то время химики считали, что частицы элемента являются атомами, а субатомные частицы (электроны, протоны, нейтроны) еще не были известны. Ответ на эту проблему был дан в 1811 году, когда Амадео Авогадро, физик из Италии, высказал гипотезу, которую назвали гипотезой Авогадро.
На основе гипотезы Авогадро утверждается, что частицы элемента не обязательно должны быть независимыми атомами, но могут быть комбинацией нескольких одинаковых атомов, называемых элементарными молекулами.
На этом основании Авогадро выдвинул гипотезу, согласно которой «при одинаковых температуре и давлении газы одного и того же объема содержат одинаковое количество молекул».
Таким образом, можно сделать вывод, что объемное соотношение газообразных веществ такое же, как соотношение количества молекул в реакции или объемное соотношение газообразных веществ, является соотношением коэффициентов в эквивалентном уравнении реакции. Например, при образовании воды объемное соотношение по Ги Люссаку составляет 2: 1: 2.
(Также прочтите: Закон фиксированного сравнения в химии)
Химики не могли это объяснить, потому что, если бы атомы стояли отдельно и были записаны с использованием уравнения реакции, объемное соотношение было бы 2: 1: 1.
2H (г) + 1O (г) -> 1H 2 O (г)
Это определенно не соответствует проведенным экспериментам. Но с помощью гипотезы Авогадро это можно объяснить, потому что при образовании воды соотношение каждой молекулы водорода, кислорода и воды такое же, как объемное соотношение, которое составляет 2: 1: 2. Тогда процесс образования воды можно записать следующим уравнением:
2H 2 (г) + O 2 (г) -> 2H 2 O (г)
Однако коэффициент при 1 обычно не записывается, поэтому приведенное выше уравнение можно записать:
2H 2 (г) + O 2 (г) -> 2H 2 O (г)
Закон Авогадро гласит, что один моль газа в состоянии STP занимает объем 22,4 литра, а один моль газа содержит 6,02 x 1023 основных частиц (атомов или молекул) вещества. Закон Авогадро применяет отношения:
объем газа X / объем газа y = число молекул газа X / число молекул газа y = коэффициент газа x / коэффициент газа y
Пример:
При определенных температурах и давлениях газ H2 реагирует с газом N 2 с образованием газа NH 3 с объемным соотношением 3: 1: 2. Если в реакции вступает 7,525 x 1022 молекул газообразного водорода, сколько молекул аммиака образуется?
Ответ
Согласно закону Авогадро, при одинаковых температуре и давлении газы одного и того же объема будут иметь одинаковое количество молекул.
H 2 (г) + 3N 2 (г) -> 2NH 3 (г)
3 л 1 л 2 л
Количество образовавшегося NH 3 = 2VNH 3 / 3VH 2 = x / 7,52 x 1022
х = 5,02 х 1022 молекул.
