अवोगाद्रो का नियम: वैज्ञानिक का विवरण और जीवनी। रसायन शास्त्र में सबसे महत्वपूर्ण पद

रसायन विज्ञान में एवोगैड्रो का नियम गैस के आयतन, दाढ़ द्रव्यमान, गैसीय पदार्थ की मात्रा और सापेक्ष घनत्व की गणना करने में मदद करता है। यह परिकल्पना 1811 में एमेडियो अवोगाद्रो द्वारा तैयार की गई थी और बाद में प्रयोगात्मक रूप से इसकी पुष्टि की गई थी।

कानून

जोसेफ गे-लुसाक 1808 में गैस प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने वाले पहले व्यक्ति थे। उन्होंने गैसों के थर्मल विस्तार और वॉल्यूमेट्रिक संबंधों के नियम तैयार किए, जिनसे प्राप्त किया गया हाइड्रोजन क्लोराइडऔर अमोनिया (दो गैसें) क्रिस्टलीय पदार्थ - एनएच 4 सीएल (अमोनियम क्लोराइड)। यह पता चला कि इसे बनाने के लिए समान मात्रा में गैसें लेना आवश्यक है। इसके अलावा, यदि एक गैस अधिक थी, तो प्रतिक्रिया के बाद "अतिरिक्त" भाग अप्रयुक्त रह जाता था।

थोड़ी देर बाद, एवोगैड्रो ने निष्कर्ष निकाला कि समान तापमान और दबाव पर, समान मात्रा में गैसों में अणुओं की समान संख्या होती है। इसके अलावा, गैसों में विभिन्न रासायनिक और भौतिक गुण हो सकते हैं।

चावल। 1. एमेडियो अवोगाद्रो।

अवोगाद्रो के नियम के दो परिणाम हैं:

• पहला - गैस का एक मोल, समान परिस्थितियों में, समान आयतन घेरता है;
• दूसरा - दो गैसों के समान आयतन के द्रव्यमान का अनुपात उनके दाढ़ द्रव्यमान के अनुपात के बराबर होता है और एक गैस के दूसरे गैस के सापेक्ष घनत्व को व्यक्त करता है (डी द्वारा चिह्नित)।

सामान्य स्थिति (एन.एस.) को दबाव P=101.3 kPa (1 एटीएम) और तापमान T=273 K (0°C) माना जाता है। सामान्य परिस्थितियों में, गैसों का दाढ़ आयतन (किसी पदार्थ का आयतन उसकी मात्रा से विभाजित) 22.4 l/mol होता है, अर्थात। 1 मोल गैस (6.02 ∙ 10 23 अणु - एवोगैड्रो की स्थिर संख्या) का आयतन 22.4 लीटर है। मोलर आयतन (V m) एक स्थिर मान है।

चावल। 2. सामान्य स्थितियाँ.

समस्या को सुलझाना

कानून का मुख्य महत्व रासायनिक गणना करने की क्षमता है। कानून के पहले परिणाम के आधार पर, हम सूत्र का उपयोग करके आयतन के माध्यम से एक गैसीय पदार्थ की मात्रा की गणना कर सकते हैं:

जहाँ V गैस का आयतन है, V m मोलर आयतन है, n मोल्स में मापी गई पदार्थ की मात्रा है।

अवोगाद्रो के नियम का दूसरा निष्कर्ष सापेक्ष गैस घनत्व (ρ) की गणना से संबंधित है। घनत्व की गणना सूत्र m/V का उपयोग करके की जाती है। यदि हम 1 मोल गैस पर विचार करें, तो घनत्व सूत्र इस तरह दिखेगा:

ρ (गैस) = ​​एम/वी एम,

जहाँ M एक मोल का द्रव्यमान है, अर्थात दाढ़ जन।

एक गैस से दूसरी गैस का घनत्व ज्ञात करने के लिए गैसों का घनत्व जानना आवश्यक है। गैस के सापेक्ष घनत्व का सामान्य सूत्र इस प्रकार है:

डी (वाई) एक्स = ρ(एक्स) / ρ(वाई),

जहां ρ(x) एक गैस का घनत्व है, ρ(y) दूसरी गैस का घनत्व है।

यदि आप घनत्व की गणना को सूत्र में प्रतिस्थापित करते हैं, तो आपको मिलता है:

डी (वाई) एक्स = एम(एक्स) / वी एम / एम(वाई) / वी एम।

दाढ़ का आयतन कम होकर रह जाता है

डी (वाई) एक्स = एम(एक्स) / एम(वाई)।

आइए विचार करें व्यावहारिक अनुप्रयोगदो समस्याओं के उदाहरण का उपयोग कर कानून:

• MgCO 3 के मैग्नीशियम ऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड (n.s.) में अपघटन के दौरान 6 mol MgCO 3 से कितने लीटर CO 2 प्राप्त होगा?
• हाइड्रोजन और वायु में CO2 का सापेक्ष घनत्व क्या है?

आइए पहले पहली समस्या का समाधान करें।

n(एमजीसीओ 3) = 6 मोल

एमजीसीओ 3 = एमजीओ+सीओ 2

मैग्नीशियम कार्बोनेट की मात्रा और कार्बन डाईऑक्साइडवही (एक समय में एक अणु), इसलिए n(CO 2) = n(MgCO 3) = 6 mol। सूत्र n = V/V m से आप आयतन की गणना कर सकते हैं:

वी = एनवी एम, यानी। V(CO 2) = n(CO 2) ∙ V m = 6 mol ∙ 22.4 l/mol = 134.4 l

उत्तर: वी(सीओ 2) = 134.4 एल

दूसरी समस्या का समाधान:

• डी (एच2) सीओ 2 = एम(सीओ 2) / एम(एच 2) = 44 ग्राम/मोल / 2 ग्राम/मोल = 22;
• डी (वायु) सीओ 2 = एम(सीओ 2) / एम (वायु) = 44 ग्राम/मोल / 29 ग्राम/मोल = 1.52।

चावल। 3. आयतन और सापेक्ष घनत्व द्वारा पदार्थ की मात्रा के सूत्र।

एवोगैड्रो के नियम के सूत्र केवल गैसीय पदार्थों के लिए काम करते हैं। वे तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों पर लागू नहीं होते हैं।

हमने क्या सीखा?

नियम के निर्माण के अनुसार, समान परिस्थितियों में गैसों की समान मात्रा में अणुओं की संख्या समान होती है। सामान्य परिस्थितियों (एन.एस.) के तहत, मोलर आयतन का मान स्थिर होता है, अर्थात। गैसों के लिए V m हमेशा 22.4 l/mol के बराबर होता है। यह नियम का पालन करता है कि सामान्य परिस्थितियों में विभिन्न गैसों के अणुओं की समान संख्या समान मात्रा में होती है, साथ ही एक गैस का दूसरे की तुलना में सापेक्ष घनत्व - एक गैस के दाढ़ द्रव्यमान का अनुपात दूसरी गैस.

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1811 में खोजे गए अवोगाद्रो के नियम ने रसायन विज्ञान के विकास में प्रमुख भूमिका निभाई। सबसे पहले, उन्होंने 18वीं शताब्दी के मध्य में पहली बार तैयार किए गए परमाणु-आणविक सिद्धांत को मान्यता देने में योगदान दिया। एम.वी. लोमोनोसोव। इसलिए, उदाहरण के लिए, अवोगाद्रो की संख्या का उपयोग करते हुए:

इससे न केवल परमाणुओं और अणुओं के पूर्ण द्रव्यमान की गणना करना संभव हो गया, बल्कि वास्तविक द्रव्यमान की भी गणना करना संभव हो गया रैखिक आयामये कण. अवोगाद्रो के नियम के अनुसार:

“निरंतर दबाव और तापमान पर विभिन्न गैसें समान मात्रा में होती हैं वही संख्याअणु के बराबर "

गैसों के दाढ़ आयतन और घनत्व के संबंध में कई महत्वपूर्ण परिणाम एवोगैड्रो के नियम से निकलते हैं। इस प्रकार, यह सीधे अवोगाद्रो के नियम का पालन करता है कि विभिन्न गैसों के अणुओं की समान संख्या 22.4 लीटर के बराबर समान मात्रा में होगी। गैसों के इस आयतन को मोलर आयतन कहा जाता है। विपरीत भी सत्य है - विभिन्न गैसों का दाढ़ आयतन समान और 22.4 लीटर के बराबर है:

दरअसल, चूंकि किसी भी पदार्थ के 1 मोल में अणुओं की संख्या समान होती है, तो जाहिर तौर पर समान परिस्थितियों में गैसीय अवस्था में उनकी मात्रा समान होगी। इस प्रकार, सामान्य परिस्थितियों में (एन.एस.), यानी। दबाव में और तापमान, विभिन्न गैसों की दाढ़ मात्रा होगी . गैसों के पदार्थ की मात्रा, आयतन और दाढ़ की मात्रा सामान्य स्थिति में एक दूसरे से संबंधित रूप के संबंध से संबंधित हो सकती है:

कहाँ से, क्रमशः:

सामान्य तौर पर, सामान्य स्थितियाँ (n.s.) प्रतिष्ठित हैं:

मानक शर्तों में शामिल हैं:

सेल्सियस पैमाने पर तापमान को केल्विन पैमाने पर तापमान में बदलने के लिए, निम्नलिखित संबंध का उपयोग करें:

गैस के द्रव्यमान की गणना उसके घनत्व के मान से की जा सकती है, अर्थात।

क्योंकि जैसा ऊपर दिखाया गया है:

तो यह स्पष्ट है:

कहाँ से, क्रमशः:

प्रपत्र के उपरोक्त संबंधों से:

अभिव्यक्ति में प्रतिस्थापन के बाद:

यह भी इस प्रकार है:

कहाँ से, क्रमशः:

और इस प्रकार हमारे पास है:

चूँकि सामान्य परिस्थितियों में किसी भी चीज़ का 1 मोल बराबर आयतन घेरता है:

फिर तदनुसार:

इस तरह से प्राप्त संबंध एवोगैड्रो के नियम के दूसरे परिणाम को समझने के लिए काफी महत्वपूर्ण है, जो बदले में सीधे गैसों के सापेक्ष घनत्व जैसी अवधारणा से संबंधित है। सामान्य तौर पर, गैसों का सापेक्ष घनत्व वह मान होता है जो दर्शाता है कि एक गैस दूसरी गैस से कितनी गुना भारी या हल्की है, यानी। एक गैस का घनत्व दूसरे गैस के घनत्व से कितनी गुना अधिक या कम है, अर्थात हमारे पास फॉर्म का संबंध है:

तो, पहली गैस के लिए हमारे पास है:

दूसरी गैस के लिए क्रमशः:

तो यह स्पष्ट है:

और इस तरह:

दूसरे शब्दों में, किसी गैस का सापेक्ष घनत्व अध्ययनाधीन गैस के आणविक द्रव्यमान और उस गैस के आणविक द्रव्यमान का अनुपात है जिसके साथ तुलना की जाती है। गैस का सापेक्ष घनत्व एक आयामहीन मात्रा है। इस प्रकार, एक गैस से दूसरे गैस के सापेक्ष घनत्व की गणना करने के लिए, इन गैसों के सापेक्ष आणविक द्रव्यमान को जानना पर्याप्त है। यह स्पष्ट करने के लिए कि तुलना किस गैस से की जा रही है, एक सूचकांक दिया गया है। उदाहरण के लिए, इसका मतलब है कि तुलना हाइड्रोजन से की जाती है और फिर वे "सापेक्ष" शब्द का उपयोग किए बिना, हाइड्रोजन के संदर्भ में गैस के घनत्व के बारे में बात करते हैं, इसे डिफ़ॉल्ट रूप से लेते हुए। संदर्भ गैस के रूप में हवा का उपयोग करके माप समान रूप से किया जाता है। इस मामले में, इंगित करें कि अध्ययन के तहत गैस की तुलना हवा से की जाती है। इस मामले में, हवा का औसत आणविक द्रव्यमान 29 माना जाता है, और चूंकि सापेक्ष आणविक द्रव्यमान और दाढ़ द्रव्यमान संख्यात्मक रूप से समान हैं, तो:

अध्ययन के तहत गैस का रासायनिक सूत्र इसके आगे कोष्ठक में रखा गया है, उदाहरण के लिए:

और इसे इस प्रकार पढ़ा जाता है - हाइड्रोजन द्वारा क्लोरीन का घनत्व। एक गैस के दूसरे गैस के सापेक्ष घनत्व को जानने से, गैस के आणविक और दाढ़ द्रव्यमान की गणना करना संभव है, भले ही पदार्थ का सूत्र अज्ञात हो। उपरोक्त सभी अनुपात तथाकथित सामान्य स्थितियों को संदर्भित करते हैं।

2.6. अवोगाद्रो का नियम(ए. अवोगाद्रो, 1811)

समान परिस्थितियों (तापमान टी और दबाव पी) के तहत गैसों (वी) की समान मात्रा में अणुओं की समान संख्या होती है।

अवोगाद्रो के नियम का परिणाम: समान परिस्थितियों में किसी भी गैस का एक मोल समान आयतन रखता है.

विशेष रूप से, सामान्य परिस्थितियों में, अर्थात्। 0°C (273K) पर और
101.3 kPa, 1 मोल गैस का आयतन 22.4 लीटर है। इस आयतन को गैस का मोलर आयतन कहा जाता है वीएम.
इस प्रकार, सामान्य परिस्थितियों में (एन.एस.), किसी भी गैस का दाढ़ आयतन वीएम= 22.4 एल/मोल.

एवोगैड्रो के नियम का उपयोग गैसीय पदार्थों की गणना में किया जाता है। सामान्य परिस्थितियों से किसी अन्य में गैस की मात्रा की पुनर्गणना करते समय, बॉयल-मैरियट और गे-लुसाक के संयुक्त गैस नियम का उपयोग किया जाता है:

जहां P o , V o , T o सामान्य परिस्थितियों में दबाव, गैस की मात्रा और तापमान हैं (P o = 101.3 kPa, T o = 273 K)।

यदि किसी गैस का द्रव्यमान (एम) या मात्रा (एन) ज्ञात है और इसकी मात्रा की गणना करना आवश्यक है, या इसके विपरीत, मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण का उपयोग करें: पीवी = एन आरटी,
जहाँ n = m/M किसी पदार्थ के द्रव्यमान और उसके दाढ़ द्रव्यमान का अनुपात है,
R 8.31 J/(mol H K) के बराबर सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है।

अवोगाद्रो के नियम से एक और महत्वपूर्ण परिणाम निकलता है: दो गैसों के समान आयतन के द्रव्यमान का अनुपात इन गैसों के लिए एक स्थिर मान है. इस स्थिर मान को गैस का सापेक्ष घनत्व कहा जाता है और इसे डी से दर्शाया जाता है। चूँकि सभी गैसों का मोलर आयतन समान होता है (एवोगैड्रो के नियम का पहला परिणाम), गैसों के किसी भी जोड़े के मोलर द्रव्यमान का अनुपात भी इसके बराबर होता है। स्थिर:
जहां एम 1 और एम 2 - दाढ़ द्रव्यमानदो गैसीय पदार्थ.

डी का मान प्रयोगात्मक रूप से अध्ययन के तहत गैस (एम 1) की समान मात्रा के द्रव्यमान और ज्ञात आणविक भार (एम 2) के साथ एक संदर्भ गैस के अनुपात के रूप में निर्धारित किया जाता है। डी और एम 2 के मूल्यों का उपयोग करके, आप अध्ययन के तहत गैस का दाढ़ द्रव्यमान पा सकते हैं: एम 1 = डी × एम 2।

6. अवोगाद्रो के नियम का अनुप्रयोग। मोलर आयतन

चूँकि गैस के समान आयतन में अणुओं की संख्या समान होती है अणुओं का भार गैसों के घनत्व के समानुपाती होता है.

गैस घनत्व 0°C के तापमान और 760 mmHg के दबाव (ऑक्सीजन घनत्व 1.429) पर एक लीटर गैस का वजन है। भौतिक तरीकों सेइसे बहुत सटीक रूप से स्थापित किया जा सकता है (विशेषकर यदि किसी पदार्थ का आणविक भार जिसका अभी तक अध्ययन नहीं किया गया है) इस तरह से निर्धारित किया जाता है: उचित दबाव और तापमान पर, परीक्षण पदार्थ की एक निश्चित वजन मात्रा द्वारा कब्जा की गई मात्रा निर्धारित की जाती है; तापमान और दबाव की गणना 0°C और 760 mmHg पर की जाती है, और गैसीय अवस्था में गैस या पदार्थ के घनत्व की गणना परिणामी मात्रा और वजन से की जाती है।

यदि गैसीय अवस्था में किसी गैस या पदार्थ का विशिष्ट गुरुत्व ज्ञात हो, तो संबंध के अनुसार:

गणना करें कि परीक्षण पदार्थ का आणविक भार है:

यानी गैसीय अवस्था में किसी गैस या पदार्थ का आणविक भार होता है विशिष्ट गुरुत्वगैसीय अवस्था में गैस या पदार्थ को संख्या 22.41 से गुणा किया जाता है.

चूँकि यह समीकरण सभी मामलों में मान्य है, इसलिए यह इस प्रकार है कि प्रत्येक गैस का ग्राम अणु या मोल, यानी प्रत्येक गैस का दाढ़ आयतन

गैसीय अवस्था में प्रत्येक गैस या पदार्थ का एक ग्राम अणु या मोल समान तापमान और दबाव पर समान आयतन रखता है. सामान्य परिस्थितियों में 0°C और 760 mmHg दबाव। कला। यह मात्रा 22.41 लीटर है.

चावल। 5. सामान्य परिस्थितियों में (0°C और 760 मिमी Hg का दबाव, सभी गैसें 22.41 लीटर (दाढ़ आयतन) के बराबर आयतन घेरती हैं।

स्टोइकोमेट्रिक गणना गैस के मोलर आयतन और आणविक समीकरणों पर आधारित होती है, जिसमें गैसों के भार को उनके आयतन में परिवर्तित किया जाता है।

गणना करें कि 250 ग्राम को विघटित करने पर कितने लीटर ऑक्सीजन प्राप्त होगी एचजीओऔर सामान्य परिस्थितियों में ऑक्सीजन कितनी मात्रा में होगी(0°C और 760 मिमी दबाव)।

गणना करने के लिए, आपको आणविक समीकरण का उपयोग करने की आवश्यकता है, क्योंकि यह आयतन अनुपात को इंगित करता है:

432.32 ग्राम से एचजीओआपको 32 ग्राम ऑक्सीजन (22.41 लीटर) मिलती है

250 ग्राम से एचजीओयह xg ऑक्सीजन × लीटर होगा

अवोगाद्रो के नियम के उदाहरण

समस्या समाधान >> मोल. अवोगाद्रो का नियम. गैस का मोल आयतन

1961 से, हमारे देश ने माप की इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) शुरू की है। किसी पदार्थ की मात्रा की इकाई मोल मानी जाती है। मोल एक प्रणाली में पदार्थ की वह मात्रा है जिसमें उतने ही अणु, परमाणु, आयन, इलेक्ट्रॉन या अन्य संरचनात्मक इकाइयाँ होती हैं जितनी 12C कार्बन आइसोटोप के 0.012 किलोग्राम में होती हैं। पदार्थ एन ए (एवोगैड्रो की संख्या) के 1 मोल में निहित संरचनात्मक इकाइयों की संख्या बड़ी सटीकता के साथ निर्धारित की जाती है; व्यावहारिक गणना में इसे 6.02 * 10 23 अणु (mol-1) के बराबर लिया जाता है।

यह दिखाना आसान है कि किसी पदार्थ के 1 मोल का द्रव्यमान (दाढ़ द्रव्यमान), जिसे ग्राम में व्यक्त किया जाता है, संख्यात्मक रूप से इस पदार्थ के सापेक्ष आणविक द्रव्यमान के बराबर होता है, जिसे परमाणु द्रव्यमान इकाइयों (एएमयू) में व्यक्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन का सापेक्ष आणविक द्रव्यमान (Mg) 32 amu है, और दाढ़ द्रव्यमान (M) 32 g/mol है।

एवोगैड्रो के नियम के अनुसार, समान तापमान और समान दबाव पर ली गई किसी भी गैस के समान आयतन में अणुओं की संख्या समान होती है। दूसरे शब्दों में, किसी भी गैस के अणुओं की समान संख्या समान परिस्थितियों में समान आयतन घेरती है। वहीं, किसी भी गैस के 1 मोल में अणुओं की संख्या समान होती है। परिणामस्वरूप, समान परिस्थितियों में, किसी भी गैस का 1 मोल समान आयतन रखता है। इस आयतन को गैस का दाढ़ आयतन (Vо) कहा जाता है और सामान्य परिस्थितियों में (0 °C = 273 K, दबाव 101.325 kPa = 760 मिमी Hg = 1 atm) 22.4 dm3 के बराबर होता है। इन परिस्थितियों में गैस द्वारा व्याप्त आयतन को आमतौर पर Vo द्वारा और दबाव को Po द्वारा दर्शाया जाता है।

बॉयल-मैरियट कानून के अनुसार, जब स्थिर तापमानगैस के किसी दिए गए द्रव्यमान द्वारा उत्पन्न दबाव गैस की मात्रा के व्युत्क्रमानुपाती होता है:

पीओ / पी 1 = वी 1 / वीओ, या पीवी = स्थिरांक।

गे-लुसाक के नियम के अनुसार, स्थिर दबाव पर, गैस का आयतन पूर्ण तापमान (T) के सीधे अनुपात में बदलता है:

वी 1 / टी 1 = वीओ / टू या वी / टी = स्थिरांक।

गैस की मात्रा, दबाव और तापमान के बीच संबंध व्यक्त किया जा सकता है सामान्य समीकरण, बॉयल-मैरियट और गे-लुसाक कानूनों का संयोजन:

पीवी/टी = पोवो/टू, (*)

जहां P और V किसी दिए गए तापमान T पर गैस का दबाव और आयतन हैं; Po और Vo सामान्य परिस्थितियों (मानदंड) के तहत गैस का दबाव और आयतन हैं। यदि अन्य ज्ञात हैं तो उपरोक्त समीकरण आपको किसी भी संकेतित मात्रा को खोजने की अनुमति देता है।

25 डिग्री सेल्सियस और 99.3 केपीए (745 मिमी एचजी) के दबाव पर, एक निश्चित गैस का आयतन 152 सेमी3 है। ज्ञात कीजिए कि वही गैस 0°C और 101.33 kPa के दबाव पर कितना आयतन घेरेगी?

इन समस्याओं को समीकरण (*) में प्रतिस्थापित करने पर हम प्राप्त करते हैं: Vo = PVTo / ТPo = 99.3*152*273 / 101.33*298 = 136.5 सेमी3।

एक CO2 अणु के द्रव्यमान को ग्राम में व्यक्त करें।

CO2 का आणविक भार 44.0 amu है। इसलिए, CO2 का मोलर द्रव्यमान 44.0 g/mol है। CO2 के 1 मोल में 6.02 * 10 23 अणु होते हैं। यहां से हम एक अणु का द्रव्यमान पाते हैं: m = 44.0 / 6.02-1023 = 7.31 * 10 -23 ग्राम।

वह मात्रा निर्धारित करें जो 5.25 ग्राम वजन वाली नाइट्रोजन 26 डिग्री सेल्सियस और 98.9 केपीए (742 मिमी एचजी) के दबाव पर घेरेगी।

हम 5.25 ग्राम में निहित एन2 की मात्रा निर्धारित करते हैं: 5.25 / 28 = 0.1875 मोल, वी = 0.1875 * 22.4 = 4.20 डीएम3। फिर हम परिणामी मात्रा को समस्या में निर्दिष्ट शर्तों पर लाते हैं: V = PoVoT / PTo = 101.3 * 4.20 * 299 / 98.9 * 273 = 4.71 dm3।

अवोगाद्रो का नियम

1811 में अवोगाद्रो ने यह परिकल्पना प्रस्तुत की कि समान तापमान और दबाव पर सभी गैसों के समान आयतन में अणुओं की संख्या समान होती है। यह परिकल्पना बाद में अवोगाद्रो के नियम के नाम से जानी गई।

अमेदेओ अवोगाद्रो (1776-1856) - इतालवी भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ। उनकी सबसे बड़ी उपलब्धियाँ यह हैं कि उन्होंने: स्थापित किया कि पानी का रासायनिक सूत्र H2O है, न कि HO, जैसा कि पहले सोचा गया था; परमाणुओं और अणुओं के बीच अंतर करना शुरू किया (वास्तव में, उन्होंने "अणु" शब्द की शुरुआत की) और परमाणु "वजन" और आणविक "भार" के बीच; ने अपनी प्रसिद्ध परिकल्पना (कानून) तैयार की।

किसी भी गैस के एक मोल में अणुओं की संख्या 6.022 -10″ होती है। इस संख्या को एवोगैड्रो का स्थिरांक कहा जाता है और इसे प्रतीक ए द्वारा दर्शाया जाता है। (सख्ती से कहें तो, यह एक आयामहीन संख्यात्मक मान नहीं है, बल्कि एक मोल के आयाम के साथ एक भौतिक स्थिरांक है।"1) एवोगैड्रो का स्थिरांक केवल संख्या 6.022 का नाम है -1023 (किसी भी कण का - परमाणु, अणु, आयन, इलेक्ट्रोड, यहां तक ​​कि रासायनिक बंधनया रासायनिक समीकरण)।

चूँकि किसी भी गैस के एक मोल में हमेशा अणुओं की संख्या समान होती है, यह एवोगैड्रो के नियम का पालन करता है कि किसी भी गैस के एक मोल का आयतन हमेशा समान होता है। सामान्य परिस्थितियों के लिए इस मात्रा की गणना एक आदर्श गैस (4) की स्थिति के समीकरण का उपयोग करके की जा सकती है, n = 1 सेट करके और इसमें गैस स्थिरांक R के मान और SI इकाइयों में मानक तापमान और दबाव को प्रतिस्थापित किया जा सकता है। इस गणना से पता चलता है कि सामान्य परिस्थितियों में किसी भी गैस के एक मोल का आयतन 22.4 dm3 होता है। इस मात्रा को मोलर आयतन कहा जाता है।

गैस घनत्व. चूँकि सामान्य परिस्थितियों में किसी भी गैस का एक मोल 22.4 dm3 का आयतन घेरता है, इसलिए गैस के घनत्व की गणना करना मुश्किल नहीं है। उदाहरण के लिए, CO2 गैस (44 ग्राम) का एक मोल 22.4 dm3 का आयतन घेरता है। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि सामान्य परिस्थितियों में CO2 का घनत्व बराबर होता है

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह गणना दो मान्यताओं पर आधारित है, अर्थात्: ए) CO2 सामान्य परिस्थितियों में एवोगैड्रो के नियम का पालन करती है और b) CO2 एक आदर्श गैस है और इसलिए राज्य के आदर्श गैस समीकरण का पालन करती है।

बाद में हम यह सुनिश्चित करेंगे कि संपत्ति असली गैसें, और CO2 उनमें से एक है, कुछ शर्तों के तहत यह एक आदर्श गैस के गुणों से महत्वपूर्ण रूप से विचलित हो जाता है।

हाइड्रोजन घनत्व

कई गैसों और तरल पदार्थों के आणविक "वजन" के रसायन विज्ञान के इतिहास में पहला निर्धारण गैस घनत्व के प्रयोगात्मक निर्धारण और हाइड्रोजन के घनत्व के साथ उनकी तुलना पर आधारित था। ऐसी परिभाषाओं में, हाइड्रोजन को हमेशा एक के बराबर परमाणु "भार" सौंपा गया था।

परमाणु भार और आणविक भार की अवधारणाओं का मतलब आधुनिक शब्दों "सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान" और तदनुसार, "सापेक्ष आणविक भार" के समान ही है।

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अवोगाद्रो का नियम

अवोगाद्रो के नियम का निरूपण

इस कानून को 1811 में इतालवी वैज्ञानिक एमेडियो अवोगाद्रो ने एक परिकल्पना के रूप में तैयार किया था, और फिर इसे प्रयोगात्मक पुष्टि प्राप्त हुई। यह नियम आणविक गतिज सिद्धांत के मूल समीकरण से भी प्राप्त किया जा सकता है:

यह ध्यान में रखते हुए कि एकाग्रता:

अंतिम अभिव्यक्ति से, गैस अणुओं की संख्या:

जाहिर है, समान परिस्थितियों (समान दबाव और तापमान) में समान आयतन में अणुओं की संख्या समान होगी।

अवोगाद्रो के नियम से परिणाम

अवोगाद्रो के नियम से दो महत्वपूर्ण परिणाम निकलते हैं।

अवोगाद्रो के नियम से परिणाम 1।समान परिस्थितियों में किसी भी गैस का एक मोल समान आयतन रखता है।

विशेष रूप से, सामान्य परिस्थितियों में, एक आदर्श गैस के एक मोल की मात्रा 22.4 लीटर होती है। इस वॉल्यूम को कहा जाता है दाढ़ की मात्रा :

अवोगाद्रो के नियम से परिणाम 2।दो गैसों के समान आयतन के द्रव्यमान का अनुपात इन गैसों के लिए एक स्थिर मान है। इस मात्रा को सापेक्ष घनत्व कहा जाता है।

माना कि तापमान स्थिर है (\(T=const \)), दबाव नहीं बदलता है (\(p=const \)), आयतन स्थिर है \((V=const) \) : \((N) \) - किसी भी आदर्श गैस के कणों (अणुओं) की संख्या एक स्थिर मान होती है। इस कथन को एवोगैड्रो का नियम कहा जाता है।

अवोगाद्रो का नियम इस प्रकार है:

समान परिस्थितियों (तापमान टी और दबाव पी) के तहत गैसों (वी) की समान मात्रा में अणुओं की समान संख्या होती है।

अवोगाद्रो के नियम की खोज 1811 में एमेडियो अवोगाद्रो ने की थी। इसके लिए शर्त कई अनुपातों का नियम था: समान परिस्थितियों में, प्रतिक्रिया में प्रवेश करने वाली गैसों की मात्रा सरल अनुपात में होती है, जैसे 1: 1, 1: 2, 1: 3, आदि।

फ्रांसीसी वैज्ञानिक जे.एल. गे-लुसाक ने वॉल्यूमेट्रिक संबंधों का कानून स्थापित किया:

समान परिस्थितियों (तापमान और दबाव) के तहत प्रतिक्रिया करने वाली गैसों की मात्रा एक दूसरे से सरल पूर्णांक के रूप में संबंधित होती है।

उदाहरण के लिए, 1 लीटर क्लोरीन 1 लीटर हाइड्रोजन के साथ मिलकर 2 लीटर हाइड्रोजन क्लोराइड बनाता है; 2 लीटर सल्फर (IV) ऑक्साइड 1 लीटर ऑक्सीजन के साथ मिलकर 1 लीटर सल्फर (VI) ऑक्साइड बनाता है।

वास्तविक गैसें, एक नियम के रूप में, शुद्ध गैसों का मिश्रण होती हैं - ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, हीलियम, आदि। उदाहरण के लिए, हवा में 77% नाइट्रोजन, 21% ऑक्सीजन, 1% हाइड्रोजन होता है, बाकी निष्क्रिय और अन्य गैसें होती हैं। उनमें से प्रत्येक उस बर्तन की दीवारों पर दबाव बनाता है जिसमें वह स्थित है।

आंशिक दबाववह दबाव जो प्रत्येक गैस गैसों के मिश्रण में अलग-अलग बनाता है, जैसे कि उसने अकेले ही संपूर्ण आयतन घेर लिया हो, कहलाता है आंशिक दबाव(लैटिन पार्टिशियलिस से - आंशिक)

सामान्य स्थितियाँ: पी = 760 मिमी एचजी। कला। या 101,325 Pa, t = 0 °C या 273 K.

अवोगाद्रो के नियम से परिणाम

अवोगाद्रो के नियम से परिणाम 1समान परिस्थितियों में किसी भी गैस का एक मोल समान आयतन रखता है। विशेष रूप से, सामान्य परिस्थितियों में, एक आदर्श गैस के एक मोल की मात्रा 22.4 लीटर होती है। इस वॉल्यूम को कहा जाता है दाढ़ की मात्रा\(V_(\mu)\)

जहां \(V_(\mu)\) गैस का दाढ़ आयतन (आयाम l/mol) है; \(V\) - सिस्टम के पदार्थ का आयतन; \(n\) - सिस्टम में पदार्थ की मात्रा। उदाहरण प्रविष्टि: \(V_(\mu) \) गैस (n.s.) = 22.4 l/mol।

अवोगाद्रो के नियम से परिणाम 2दो गैसों के समान आयतन के द्रव्यमान का अनुपात इन गैसों के लिए एक स्थिर मान है। यह मात्रा कहलाती है सापेक्ष घनत्व\(डी\)

जहां \(m_1\) और \(m_2\) दो गैसीय पदार्थों के दाढ़ द्रव्यमान हैं।

मान \(D\) को प्रयोगात्मक रूप से अध्ययन के तहत गैस की समान मात्रा के द्रव्यमान \(m_1\) और ज्ञात आणविक द्रव्यमान (M2) के साथ एक संदर्भ गैस के अनुपात के रूप में निर्धारित किया जाता है। \(D\) और \(m_2\) के मानों से आप अध्ययन के तहत गैस का दाढ़ द्रव्यमान ज्ञात कर सकते हैं: \(m_1 = D\cdot m_2\)

इस प्रकार, सामान्य परिस्थितियों में, किसी भी गैस का मोलर आयतन \(V_(\mu) = 22.4\) l/mol है।

सापेक्ष घनत्व की गणना अक्सर हवा या हाइड्रोजन के संबंध में की जाती है, जिसमें हाइड्रोजन और हवा के दाढ़ द्रव्यमान को क्रमशः ज्ञात और बराबर किया जाता है:

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

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

बहुत बार, समस्याओं को हल करते समय, इसका उपयोग किया जाता है कि सामान्य परिस्थितियों में (एन.एस.) (एक वातावरण का दबाव या, जो समान है) \(p=(10)^5Pa=760\ mm\ Hg,\ t=0^o C \)) किसी भी आदर्श गैस का दाढ़ आयतन:

\[ \frac(RT)(p)=V_(\mu )=22.4\cdot (10)^(-3)\frac(m^3)(mol)=22.4\frac(l)( mole)\ . \]

सामान्य परिस्थितियों में आदर्श गैस अणुओं की सांद्रता:

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

लॉस्च्मिड्ट नंबर कहा जाता है।

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सिद्धांत, जिसे 1811 में इतालवी रसायनज्ञ अमादेओ अवोगाद्रो (1776-1856) द्वारा तैयार किया गया था, कहता है: समान तापमान और दबाव पर, गैसों की समान मात्रा में अणुओं की संख्या समान होगी, भले ही उनकी संख्या कुछ भी हो। रासायनिक प्रकृतिऔर भौतिक गुण. संख्यात्मक दृष्टि से यह संख्या एक भौतिक स्थिरांक है राशि के बराबरएक ही मोल में समाहित अणु, परमाणु, इलेक्ट्रॉन, आयन या अन्य कण। अवोगाद्रो की परिकल्पना की बाद में पुष्टि की गई एक लंबी संख्याप्रयोगों को मौलिक कानूनों में से एक माना जाने लगा, जिसे अवोगाद्रो के नियम के नाम से विज्ञान में शामिल किया गया, और इसके परिणाम सभी इस कथन पर आधारित हैं कि किसी भी गैस का एक मोल, समान परिस्थितियों में, समान आयतन पर कब्जा कर लेगा, जिसे मोलर कहा जाता है। .

अमादेओ अवोगाद्रो ने स्वयं माना था कि भौतिक स्थिरांक एक बहुत बड़ा मूल्य है, लेकिन वैज्ञानिक की मृत्यु के बाद केवल कई स्वतंत्र तरीकों ने प्रयोगात्मक रूप से 12 ग्राम (जो कार्बन की परमाणु द्रव्यमान इकाई है) में निहित परमाणुओं की संख्या स्थापित करना संभव बना दिया। ) या गैस के मोलर आयतन में (T = 273.15 K और p = 101.32 kPa पर), 22.41 l के बराबर। स्थिरांक को आमतौर पर NA या कम सामान्यतः L के रूप में दर्शाया जाता है। इसका नाम वैज्ञानिक - अवोगाद्रो की संख्या के नाम पर रखा गया है, और यह लगभग 6.022 है। 1023. यह 22.41 लीटर की मात्रा में स्थित किसी भी गैस के अणुओं की संख्या है; यह हल्की गैसों (हाइड्रोजन) और भारी गैसों दोनों के लिए समान है: एवोगैड्रो के नियम को गणितीय रूप से व्यक्त किया जा सकता है: वी / एन = वीएम, जहां:

• V गैस का आयतन है;
• n किसी पदार्थ की मात्रा है, जो पदार्थ के द्रव्यमान और उसके दाढ़ द्रव्यमान का अनुपात है;
• वीएम आनुपातिकता या दाढ़ आयतन का स्थिरांक है।

वह इटली के उत्तरी भाग में रहने वाले एक कुलीन परिवार से थे। उनका जन्म 08/09/1776 को ट्यूरिन में हुआ था। उनके पिता, फ़िलिपो अवोगाद्रो, न्यायिक विभाग के एक कर्मचारी थे। वेनिस की मध्ययुगीन बोली में उपनाम का मतलब एक वकील या अधिकारी होता था जो लोगों के साथ बातचीत करता था। उन दिनों जो परंपरा थी, उसके अनुसार पद और पेशे विरासत में मिलते थे। इसलिए, 20 साल की उम्र में, अमादेओ अवोगाद्रो ने अपनी डिग्री प्राप्त की और न्यायशास्त्र (उपशास्त्रीय) के डॉक्टर बन गए। उन्होंने 25 वर्ष की उम्र में स्वयं भौतिकी और गणित का अध्ययन शुरू किया। उसके में वैज्ञानिक गतिविधिइलेक्ट्रोकैमिस्ट्री के क्षेत्र में अध्ययन और अनुसंधान में लगे हुए हैं। हालाँकि, एवोगैड्रो ने परमाणु सिद्धांत में एक बहुत ही महत्वपूर्ण योगदान देकर विज्ञान के इतिहास में प्रवेश किया: उन्होंने पदार्थ के सबसे छोटे कण (अणु) की अवधारणा पेश की जो स्वतंत्र रूप से अस्तित्व में रहने में सक्षम है। प्रतिक्रियाशील गैसों के बीच सरल आयतनात्मक संबंधों को समझाने के लिए यह महत्वपूर्ण था, और अवोगाद्रो का नियम अस्तित्व में आया बड़ा मूल्यवानविज्ञान के विकास के लिए और व्यवहार में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

लेकिन ये तुरंत नहीं हुआ. अवोगाद्रो के नियम को दशकों बाद कुछ रसायनज्ञों द्वारा मान्यता दी गई। इतालवी भौतिकी प्रोफेसर के विरोधियों में बर्ज़ेलियस, डाल्टन और डेवी जैसे प्रसिद्ध और मान्यता प्राप्त वैज्ञानिक अधिकारी शामिल थे। उनकी गलतफहमियों के कारण कई वर्षों तक विवाद चला रासायनिक सूत्रपानी के अणु, चूँकि एक राय थी कि इसे H2O के रूप में नहीं, बल्कि HO या H2O2 के रूप में लिखा जाना चाहिए। और केवल अवोगाद्रो के नियम ने अन्य सरल और जटिल पदार्थों की संरचना स्थापित करने में मदद की। अमादेओ अवोगाद्रो ने तर्क दिया कि सरल तत्वों के अणुओं में दो परमाणु होते हैं: O2, H2, Cl2, N2। जिससे यह निष्कर्ष निकला कि हाइड्रोजन और क्लोरीन के बीच प्रतिक्रिया, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन क्लोराइड बनेगा, को इस रूप में लिखा जा सकता है: Cl2 + H2 → 2HCl. जब एक Cl2 अणु एक H2 अणु के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो दो HCl अणु बनते हैं। एचसीएल जिस आयतन पर कब्जा करेगा वह इस प्रतिक्रिया में शामिल प्रत्येक घटक के आयतन का दोगुना होना चाहिए, यानी यह उनके कुल आयतन के बराबर होना चाहिए। केवल 1860 के बाद से, अवोगाद्रो के नियम को सक्रिय रूप से लागू किया जाने लगा और इसके परिणामों ने कुछ के परमाणु द्रव्यमान के वास्तविक मूल्यों को स्थापित करना संभव बना दिया। रासायनिक तत्व.

इसके आधार पर निकाले गए मुख्य निष्कर्षों में से एक आदर्श गैस की स्थिति का वर्णन करने वाला समीकरण था: पी.वीएम = आर। टी, कहां:

• वीएम-दाढ़ की मात्रा;
• पी-गैस का दबाव;
• टी-पूर्ण तापमान, के;
• R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है।

यूनाइटेड भी अवोगाद्रो के नियम का परिणाम है। पदार्थ के स्थिर द्रव्यमान पर यह (p. V) / T = n जैसा दिखता है। आर = स्थिरांक, और इसका संकेतन रूप: (पी1। वी1) / टी1 = (पी2। वी2) / टी2 आपको गणना करने की अनुमति देता है जब कोई गैस एक अवस्था (सूचकांक 1 द्वारा इंगित) से दूसरे (सूचकांक 2 के साथ) में परिवर्तित होती है।

एवोगैड्रो के नियम ने एक दूसरा महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकालना संभव बना दिया, जिसने उन पदार्थों के प्रायोगिक निर्धारण का रास्ता खोल दिया जो गैसीय अवस्था में जाने पर विघटित नहीं होते हैं। एम1 = एम2. डी1, कहां:

• एम1—पहली गैस के लिए दाढ़ द्रव्यमान;
• एम2 दूसरी गैस का दाढ़ द्रव्यमान है;
• डी1 पहली गैस का सापेक्ष घनत्व है, जो हाइड्रोजन या वायु के लिए निर्धारित है (हाइड्रोजन के लिए: डी1 = एम1/2, वायु के लिए डी1 = एम1/29, जहां 2 और 29 हाइड्रोजन के दाढ़ द्रव्यमान हैं और वायु, क्रमशः)।