§ 6. Закон Авагадра як адзін з асноўных законаў хіміі

Італьянскі вучоны А. Авагадра ў 1811 годзе сфармуляваў закон, у адпаведнасці з якім у роўных аб’ёмах розных газаў пры аднолькавых умовах змяшчаецца аднолькавы лік малекул. Тлумачэнне гэтага закону крыецца ў асаблівасцях газападобнага стану рэчыва. Як вам вядома з курса фізікі, адлегласці паміж малекуламі газаў шматкратна перавышаюць памеры саміх малекул. Таму аб’ём, які займае пэўная порцыя газу, залежыць у асноўным ад гэтых адлегласцей, а не ад памераў малекул.

Для вырашэння практычных задач важнымі з’яўляюцца высновы з закону Авагадра.

Выснова першая. Аднолькавы лік малекул любога газу пры аднолькавых ціску і тэмпературы займае роўны аб’ём.

Выснова другая. Малярны аб’ём газаў Vm — велічыня пастаянная пры нязменных тэмпературы і ціску.

Матэматычна гэта запісваецца так:

Як было адзначана ў § 4 (с. 24), пры нармальных умовах малярны аб’ём любога газу роўны 22,4 дм³/моль:

Vm = 22,4 дм³/моль.

Гэтая роўнасць для розных газаў тлумачыцца тым, што рэчыва колькасцю 1 моль заўсёды змяшчае 6,02 ∙ 10²³ часціц.

Выснова трэцяя. Масы аднолькавых аб’ёмаў двух газаў пры аднолькавых умовах суадносяцца як іх малярныя масы.

Пакажам гэта на прыкладзе двух адвольных газаў аднолькавага аб’ёму V пры адных і тых жа ўмовах. Вядома, што . Паколькі аб’ёмы роўныя: V₁ = V₂, . Скараціўшы абедзве часткі ўраўнення на V_m, атрымаем .

Суадносіны называюць адноснай шчыльнасцю першага газу па другім (D): .

Веданне адноснай шчыльнасці аднаго газу Х па другім газе Y дазваляе вызначыць малярную масу аднаго з газаў, калі вядомая малярная маса другога газу: M(X) = M(Y) · D_Y(X).

Звычайна адносную шчыльнасць газаў рэчываў вызначаюць па адносінах да вадароду або па адносінах да паветра.

Адносная шчыльнасць газаў D, у адрозненне ад іх шчыльнасцей ρ, з’яўляецца велічынёй, якая не залежыць ад тэмпературы і ціску.

У хімічных рэакцыях выконваецца закон захавання масы, але аб’ём рэакцыйнай сумесі можа істотна змяняцца, калі хімічная рэакцыя працякае паміж газападобнымі рэчывамі або газападобныя рэчывы ўтвараюцца ў выніку рэакцыі. Пры гэтым аб’ёмы газападобных рэагентаў і прадуктаў суадносяцца паміж сабой, як каэфіцыенты ва ўраўненні адпаведных рэакцый. Растлумачым гэта на прыкладзе рэакцыі акіслення аміяку NH₃ кіслародам з утварэннем азоту і вады:

Суадносіны аб’ёмаў газападобных зыходных рэчываў і прадуктаў (н. у.) рэакцыі роўныя:

V(NH₃) : V(O₂) : V(N₂) = (4 · 22,4 дм³) : (3 · 22,4 дм³) : (2 · 22,4 дм³) = 4 : 3 : 2.

Такім чынам, адносіны аб’ёмаў газападобных рэчываў роўныя адносінам каэфіцыентаў перад іх формуламі ва ўраўненні рэакцыі. Напрыклад, калі аб’ёмы аміяку і кіслароду, якія ўступаюць у рэакцыю, роўныя адпаведна 4 м³ і 3 м³, то ў выніку рэакцыі ўтвараецца азот аб’ёмам 2 м³.

Прыменім атрыманы вывад для рашэння разліковых задач.

Пытанні, заданні, задачы

1. Растлумачце сутнасць закону Авагадра.

2. Чаму

• а) малярны аб’ём газу залежыць ад яго тэмпературы і ціску;
• б) адносная шчыльнасць двух газаў не залежыць ад тэмпературы і ціску?

3. Вызначце адносную шчыльнасць газаў:

• а) метану па вадародзе;
• б) прапану па геліі;
• в) хлору па паветры;
• г) аміяку па вадародзе.

4. Вызначце малярную масу газу, адносная шчыльнасць якога па геліі роўная 7,5. Якія з газаў адпавядаюць умове задачы: N₂, NO, CO₂, C₂H₄, C₂H₆, CH₂O?

5. Адносная шчыльнасць першага газу па другім роўная 0,53. Які з газаў мае большую малярную масу?

6. Які аб’ём кіслароду (н. у.) неабходны для поўнага спальвання этану аб’ёмам 100 м3? Які аб’ём паветра (н.  у.) спатрэбіцца для гэтых мэтаў? Рашыце задачу, выкарыстоўваючы аб’ёмныя адносіны газаў.

7. Вызначце аб’ём паветра (н. у.), які неабходны для поўнага спальвання бутану С₄Н₁₀ масай 10 кг.

8. Змяшайце 10 м³ азоту і 20 м³ вадароду (н. у.). Вызначце адносную шчыльнасць па вадародзе сумесі, якая ўтварылася.

9. Вызначце хімічную формулу вуглевадароду, у якім масавая доля вугляроду складае 82,76 %, адносная шчыльнасць вуглевадароду па паветры роўная 2.

10. Пры спальванні арганічнага рэчыва масай 6,9 г утварыліся аксід вугляроду(IV) масай 13,2 г і вада масай 8,1 г. Вызначце малекулярную формулу рэчыва, калі адносная шчыльнасць яго пары па паветры роўная 1,586.

§ 6.1

*Самакантроль

1. Для пастаяннай Авагадра правільныя сцвярджэнні:

• а) паказвае лік атамаў у 0,12 г вугляроду-12;
• б) адзінка вымярэння — моль^–1;
• в) яе значэнне залежыць ад тэмпературы і ціску;
• г) выкарыстоўваецца для разлікаў, звязаных толькі з газападобнымі рэчывамі.

2. Аднолькавы аб’ём пры 0 °С і ціску 760 мм рт. сл. займаюць рэчывы, узятыя колькасцю 2 моль:

• а) N₂;
• б) СН₄;
• в) Н₂О;
• г) CO₂.

3. У аб’ёмных адносінах 1 : 2 рэагуюць:

• а) O₂ + Cu → CuO;
• б) СН₄ + O₂ → CO₂ + Н₂О;
• в) О₂ + Н₂ → Н₂О;
• г) O₂ + SO₂ → SO₃.

4. Для якіх з пералічаных газаў адносная шчыльнасць па геліі роўная 7,5:

• а) NO;
• б) СО;
• в) O₂;
• г) С₂Н₆.

5. Газ аб’ёмам 3 дм³ мае масу 7,767 г. Яго малярная маса (г/моль) роўная:

• а) 17;
• б) 28;
• в) 32;
• г) 58.