Ավոգադրոյի օրենք

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Ավոգադրոյի օրենք, իդեալական գազերի հիմնական օրենքներից, քիմիայի կարևոր օրենքներից մեկը, կապ է հաստատում գազի ծավալի և նյութի քանակի միջև։ Ըստ Ավոգադրոյի օրենքի ժամանակակից ձևակերպման՝

տարբեր գազերի հավասար ծավալները միևնույն ճնշման և ջերմաստիճանի դեպքում պարունակում են հավասար թվով մոլեկուլներ:

Իդեալական գազի տրված զանգվածի դեպքում գազի ծավալը և քանակը (մոլերը) ուղիղ համեմատական են , եթե հաստատուն են ջերմաստիճանը և ճնշումը:

Դա կարելի է գրել այսպես՝

V \propto n\,

կամ՝

\frac{V}{n}=k

որտեղ

V-ն գազի ծավալն է,
n-ը՝ նյութի քանակը (չափվում է մոլերով),
k-ն մաթեմատիկական հաստատուն է, հավասար է RT/P, որտեղ R-ը համապիտանի գազային հաստատունն է, T-ն՝ ջերմաստիճանը Կելվինի սանդղակով, P-ն՝ ճնշումը: Քանի որ ջերմաստիճանը և ճնշումը հաստատուն են, RT/P մեծությունը նույնպես հաստատուն է և նշանակված է k: Այն ստացվում է իդեալական գազի վիճակի հավասարումից (Մենդելեև-Կլապեյրոնի հավասարում):

Այս օրենքը բացատրում է, թե ինչպես ջերմաստիճանի և ճնշման նույն պայմանների դեպքում բոլոր գազերի հավասար ծավալներում կան հավասար թվով մոլեկուլներ (ատոմներ՝ միատոմ գազերի դեպքում)։ Համեմատելով նյութի քանակները երկու տարբեր պայմաններում, այն կարելի է գրել որպես

\frac{V_1}{n_1} = \frac{V_2}{n_2}

Այս հավասարումը ցույց է տալիս, որ գազի մոլերի թվի աճի դեպքում ծավալը համեմատականորեն աճում է։ Համանման ձևով, գազի ծավալի նվզաման դեպքում նվազում է մոլերի թիվը։ Այսպիսով, իդեալական գազի որոշակի ծավալում մոլեկուլների կամ ատոմների թիվը կախված չէ դրանց չափերից կամ գազի մոլային զանգվածից։

Հետևություններ[խմբագրել]

Ավոգադրոյի օրենքից բխող առաջին կարևոր հետևությունն այն է, որ ցանկացած գազի մեկ մոլ միևնույն պայմաններում զբաղեցնում է միևնույն ծավալը։ Մոլեկուլների թիվը 1 մոլ նյութում կոչվում է Ավոգադրոյի թիվ։

Մանսավորապես, նորմալ պայմաններում, այսինքն՝ 0 °C (273 Կ) ջերմաստիճանի և 101,3 կՊա (760 մմ սնդ. սյուն) դեպքում գազի 1 մոլի ծավալը հավասար է 22,4 լ։ Այդ ծավալը կոչվում է գազի մոլային ծավալ, Vm։ Այլ ջերմաստիճանի և ճնշման համար այն կարելի է հաշվել Մենդելեև-Կլապեյրոնի հավասարումից՝

\frac{PV}{T} = \frac{101,3 kPa\cdot 22,4 L}{273 K}:

Երկրորդ հետևությունը. միևնույն ջերմաստիճանում և ճնշման տակ տարբեր իդեալական գազերի խտություններն ուղիղ համեմատական են իրենց մոլեկուլային զանգվածներին։։

Այս դրույթը հսկայական ազդեցություն ունեցով քիմիայի զարգացման համար, քանի որ հնարավորություն տվեց որոշել մարմինների մասնակի զանգվածը[1], որոնք ունակ են անցնելու գազային կամ գոլորշային վիճակների։ Եթե մարմնի մասնակի զանգվածը նշանակենք m, իսկ տեսակարար կշիռը[2]՝ d, ապա m / d մեծությունը հաստատուն պիտի լինի բոլոր մարմինների համար։ Փորձը ցույց տվեց, որ ուսումնասիրվող բոլոր մարմինների համար, որոնք առանց տրոհվելու վերածվում են գոլորշու, այդ հաստատունը հավասար է 28.9, եթե տեսակարար կշռի սահմանման համար ելնենք օդի տեսակարար կշռի սահմանումից, որը ընդունվում է մեկ, իսկ եթե որպես տեսակարար կշռի միավոր ընդունենք ջրածնինը, ապա այս մեծությունը հավասար կլինի 2։ Նշանակելով այս մեծությունը, կամ, որ նույնն է, բոլոր գազերի և գոլորշիների համար ընդհանուր տեսակարար կշիռը С, բանաձևից կունենանք m = dC։ քանի որ գոլորշու տեսակարար կշիռը հեշտ է որոծշել, ապա տեղադրելով d-ի արժեքը բանաձևում, կստանանք տվյալ մարմնի համար անհայտ մասնակի կշիռը։

Օրինակ, պոլիբութիլեններից մեկի համար տարրական վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ նրանում ածխածնի հարաբերությունը ջրածնին 1 ։ 2 է, ուստի նրա մասնակի կշիռը կարելի է արտահայտել СН2 կամ C2H4, C4H8 և ընդհանրապես (СН2)n բանաձևերով։ Հետևելով Ավոգադրոյի օրենքին, հեշտությամբ կարող ենք գտնել այս ածխաջրածնի մասնակի կշիռը, քանի որ գիտենք տեսակարար կշիռը, այսինքն գոլորշու խտությունը, որ հավասար է 5.85 (ոդի նկատմամբ), ուստի մասնակի կշիռը կլինի 5,85 • 28,9 = 169,06։ C11H22 բանաձևին համապատասխանում է 154 մասնակի կշիռ, C12H24 բանաձևին՝ 168, իսկ C13H26-ին՝ 182։ Դիտվող արժեքին ամենամոտը C12H24 բանաձևն է, հետևաբար այն արտահայտում է մեր CH2 ածխաջրածնի մասնիկի մեծությունը։

Պատմությունը[խմբագրել]

Գազերի միջև ընթացող ռեակցիաների առաջին քանակական հետազոտությունները իրականացրել է ֆրանսիացի ֆիզիկոս Գեյ-Լյուսակը։ Նա գազերի ջերմային ընդարձակման օրենքի և ծավալային հարաբերությունների օրենքի հեղինակն է։ 1811թ. այդ օրենքները բացատրեց իտալացի ֆիզիկոս Ամեդեո Ավոգադրոն[3][4]։

Տես նաև[խմբագրել]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել]

  1. Մասնակի զանգվածը ժամանակակից տերմինաբանությամբ մոլեկուլային զանգվածն է:
  2. Տեսակարար կշիռը ժամանակակից տերմինաբանությամբ խտությունն է:
  3. Глинка Н.Л., Общая химия, Ленинград , Химия , 1977, 719 ст., ст. 18-19
  4. Avogadro, Amedeo (1810). «Essai d'une maniere de determiner les masses relatives des molecules elementaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons». Journal de Physique 73: 58–76. http://books.google.com/books?id=MxgTAAAAQAAJ&pg=PA58#v=onepage&q&f=false.  English translation