ავოგადროს რიცხვისა და მოლეკულების რაოდენობის ნამრავლი. ავოგადროს მუდმივი

იტალიელმა მეცნიერმა ამედეო ავოგადრომ, A.S. პუშკინის თანამედროვემ, პირველმა გაიგო, რომ ნივთიერების ერთ გრამ ატომში (მოლში) ატომების რაოდენობა ყველა ნივთიერებისთვის ერთნაირია. ამ რიცხვის ცოდნა ხსნის გზას ატომების (მოლეკულების) ზომის შესაფასებლად. ავოგადროს სიცოცხლის განმავლობაში მის ჰიპოთეზას სათანადო აღიარება არ მიუღია. ეძღვნება ავოგადროს ნომრის ისტორიას ახალი წიგნიევგენი ზალმანოვიჩ მეილიხოვი, MIPT-ის პროფესორი, კურჩატოვის ინსტიტუტის ეროვნული კვლევითი ცენტრის მთავარი მკვლევარი.

თუ რაიმე გლობალური კატასტროფის შედეგად განადგურდებოდა მთელი დაგროვილი ცოდნა და მხოლოდ ერთი ფრაზა მოვიდა ცოცხალ არსებათა მომავალ თაობებთან, მაშინ რა განცხადებას მოიტანდა, რომელიც შედგება ყველაზე მცირე რაოდენობის სიტყვებისგან. ყველაზე მეტი ინფორმაცია? მე მჯერა, რომ ეს არის ატომური ჰიპოთეზა:<...>ყველა სხეული შედგება ატომებისგან - პატარა სხეულები უწყვეტ მოძრაობაში.

რ. ფეინმანი, "ფეინმანის ლექციები ფიზიკაზე"

ავოგადროს რიცხვი (ავოგადროს მუდმივი, ავოგადროს მუდმივი) განისაზღვრება, როგორც ატომების რაოდენობა ნახშირბად-12-ის სუფთა იზოტოპის 12 გრამში (12 C). იგი ჩვეულებრივ აღინიშნება როგორც ნ A, ნაკლებად გავრცელებული ლ. CODATA-ს მიერ რეკომენდებული ავოგადროს ნომრის მნიშვნელობა ( სამუშაო ჯგუფიფუნდამენტური მუდმივებით) 2015 წელს: ნ A = 6,02214082(11) 10 23 მოლი -1. მოლი არის ნივთიერების რაოდენობა, რომელიც შეიცავს ნსტრუქტურული ელემენტები (ანუ იმდენი ელემენტი, რამდენიც ატომს შეიცავს 12 გ 12 C), და სტრუქტურული ელემენტები, როგორც წესი, არის ატომები, მოლეკულები, იონები და ა.შ. განმარტებით, ატომური მასის ერთეული (a.m.u.) უდრის. ატომის მასის 1/12 არის 12 C. ნივთიერების ერთი მოლი (გრამ-მოლი) აქვს მასა (მოლური მასა), რომელიც გრამებში გამოხატული რიცხობრივად უდრის ამ ნივთიერების მოლეკულურ მასას (გამოსახულია ატომში). მასობრივი ერთეულები). მაგალითად: 1 მოლ ნატრიუმს აქვს მასა 22,9898 გ და შეიცავს (დაახლოებით) 6,02 10 23 ატომს, 1 მოლ კალციუმის ფტორიდს CaF 2 აქვს (40,08 + 2 18,998) = 78,076 გ და შეიცავს 6 აპს. 02 · 10 23 მოლეკულა.

2011 წლის ბოლოს, წონისა და ზომების XXIV გენერალურ კონფერენციაზე, ერთხმად მიიღეს წინადადება მოლის განსაზღვრის შესახებ მომავალ ვერსიაში. საერთაშორისო სისტემაერთეულები (SI) ისე, რომ თავიდან იქნას აცილებული გრამების განმარტებასთან დაკავშირება. მოსალოდნელია, რომ 2018 წელს მოლი პირდაპირ განისაზღვრება ავოგადროს ნომრით, რომელსაც მიენიჭება ზუსტი (შეცდომის გარეშე) მნიშვნელობა CODATA-ს მიერ რეკომენდებული გაზომვების შედეგების საფუძველზე. იმავდროულად, ავოგადროს ნომერი არ არის მიღებული მნიშვნელობა, არამედ გაზომვადი მნიშვნელობა.

ამ მუდმივას სახელი ეწოდა ცნობილი იტალიელი ქიმიკოსის ამედეო ავოგადროს (1776–1856) პატივსაცემად, რომელმაც, თუმცა თავად არ იცოდა ეს რიცხვი, ესმოდა, რომ ეს იყო ძალიან დიდი მნიშვნელობა. ატომური თეორიის განვითარების გარიჟრაჟზე ავოგადრომ წამოაყენა ჰიპოთეზა (1811), რომლის მიხედვითაც იგივე ტემპერატურა და წნევა თანაბარი მოცულობით იდეალური აირებიშეიცავს იგივე ნომერიმოლეკულები. მოგვიანებით აღმოჩნდა, რომ ეს ჰიპოთეზა არის შედეგი კინეტიკური თეორიააირები და ახლა ცნობილია როგორც ავოგადროს კანონი. ის შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად: ნებისმიერი გაზის ერთი მოლი იმავე ტემპერატურასა და წნევაზე იკავებს ერთსა და იმავე მოცულობას, ნორმალურ პირობებში უდრის 22,41383 ლიტრს (ნორმალური პირობები შეესაბამება წნევას. პ 0 = 1 ატმოსფერო და ტემპერატურა თ 0 = 273,15 კ). ეს რაოდენობა ცნობილია როგორც გაზის მოლური მოცულობა.

პირველი მცდელობა იპოვონ მოლეკულების რაოდენობა, რომლებიც იკავებს მოცემულ მოცულობას 1865 წელს J. Loschmidt-მა. მისი გამოთვლებიდან გამომდინარეობდა, რომ მოლეკულების რაოდენობა ჰაერის მოცულობის ერთეულზე არის 1,8 10 18 სმ −3, რაც, როგორც აღმოჩნდა, დაახლოებით 15-ჯერ ნაკლებია. სწორი მნიშვნელობა. რვა წლის შემდეგ ჯ. მაქსველმა ჭეშმარიტებასთან ბევრად უფრო მიახლოებული შეფასება მისცა - 1,9 · 10 19 სმ −3. საბოლოოდ, 1908 წელს პერინი იძლევა მისაღებ შეფასებას: ნ A = 6,8 10 23 mol −1 ავოგადროს რიცხვი, ნაპოვნი ბრაუნის მოძრაობის ექსპერიმენტებიდან.

მას შემდეგ შემუშავდა ავოგადროს რაოდენობის განსაზღვრის მრავალი დამოუკიდებელი მეთოდი და უფრო ზუსტმა გაზომვებმა აჩვენა, რომ რეალურ პირობებში იდეალური აირის 1 სმ 3 შეიცავს (დაახლოებით) 2,69 x 10 19 მოლეკულას. ამ რაოდენობას ეწოდება ლოშმიდტის რიცხვი (ან მუდმივი). ის შეესაბამება ავოგადროს ნომერს ნ A ≈ 6.02 · 10 23.

ავოგადროს რიცხვი არის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ფიზიკური მუდმივი, რომელმაც დიდი როლი ითამაშა განვითარებაში ნატურალური მეცნიერება. მაგრამ არის ეს „უნივერსალური (ფუნდამენტური) ფიზიკური მუდმივი“? თავად ტერმინი განუსაზღვრელია და ჩვეულებრივ ასოცირდება მეტ-ნაკლებად დეტალურ ცხრილთან რიცხვითი მნიშვნელობებიფიზიკური მუდმივები, რომლებიც უნდა იქნას გამოყენებული პრობლემების გადაჭრისას. ამასთან დაკავშირებით, ფუნდამენტური ფიზიკური მუდმივები ხშირად განიხილება ისეთ სიდიდეებად, რომლებიც არ არიან ბუნების მუდმივები და თავიანთ არსებობას განაპირობებენ მხოლოდ ერთეულების არჩეულ სისტემას (როგორიცაა ვაკუუმის მაგნიტური და ელექტრული მუდმივები) ან ჩვეულებრივი საერთაშორისო შეთანხმებები (როგორიცაა ატომური მასის ერთეული). ფუნდამენტური მუდმივები ხშირად შეიცავს ბევრ წარმოებულ რაოდენობას (მაგალითად, გაზის მუდმივა რ, კლასიკური ელექტრონული რადიუსი რ e = ე 2 / მე გ 2 და ა.შ.) ან, როგორც მოლური მოცულობის შემთხვევაში, გარკვეული ფიზიკური პარამეტრის მნიშვნელობა, რომელიც დაკავშირებულია კონკრეტულ ექსპერიმენტულ პირობებთან, რომლებიც არჩეული იყო მხოლოდ მოხერხებულობის გამო (წნევა 1 ატმ და ტემპერატურა 273,15 K). ამ თვალსაზრისით, ავოგადროს რიცხვი ნამდვილად ფუნდამენტური მუდმივია.

ეს წიგნი ეძღვნება ამ რიცხვის განსაზღვრის მეთოდების ისტორიას და განვითარებას. ეპოსი გაგრძელდა დაახლოებით 200 წელიწადს და სხვადასხვა ეტაპებიასოცირებული იყო სხვადასხვა ფიზიკურ მოდელებთან და თეორიებთან, რომელთაგან ბევრმა დღემდე არ დაკარგა აქტუალობა. ყველაზე ნათელ მეცნიერულ გონებას ჰქონდა ხელი ამ ამბავში - დაასახელეთ ა. ავოგადრო, ჯ. ლოშმიდტი, ჯ. მაქსველი, ჯ. პერინი, ა. აინშტაინი, მ. სმოლუჩოვსკი. სიის გაგრძელება შეიძლება...

ავტორმა უნდა აღიაროს, რომ წიგნის იდეა ეკუთვნის არა მას, არამედ ლევ ფედოროვიჩ სოლოვეიჩიკს, მის თანაკლასელს მოსკოვის ფიზიკა-ტექნოლოგიის ინსტიტუტში, კაცს, რომელიც სწავლობდა. გამოყენებითი კვლევადა განვითარებული მოვლენები, მაგრამ გულით ის დარჩა რომანტიკულ ფიზიკოსად. ეს არის ადამიანი, რომელიც (ერთ-ერთი იმ მცირერიცხოვანთაგანი) აგრძელებს "ჩვენს სასტიკ ეპოქაშიც" ბრძოლას რუსეთში რეალური "უმაღლესი" ფიზიკის განათლებისთვის, აფასებს და, თავისი შესაძლებლობების ფარგლებში, ხელს უწყობს ფიზიკური იდეების სილამაზესა და მადლს. . ცნობილია, რომ იმ შეთქმულებიდან, რომელიც ა.ს. პუშკინმა ნ.ვ.გოგოლს მისცა, წარმოიშვა ბრწყინვალე კომედია. რა თქმა უნდა, აქ ასე არ არის, მაგრამ იქნებ ეს წიგნიც გამოადგეს ვინმეს.

ეს წიგნი არ არის „პოპულარული სამეცნიერო“ ნაშრომი, თუმცა შეიძლება ერთი შეხედვით ასე ჩანდეს. იგი განიხილავს სერიოზულ ფიზიკას რაღაც ისტორიულ ფონზე, იყენებს სერიოზულ მათემატიკას და განიხილავს საკმაოდ რთულ სამეცნიერო მოდელებს. სინამდვილეში, წიგნი შედგება ორი (არა ყოველთვის მკვეთრად შემოსაზღვრული) ნაწილისგან, რომლებიც განკუთვნილია სხვადასხვა მკითხველისთვის - ზოგს შეიძლება საინტერესო აღმოჩნდეს ისტორიული და ქიმიური თვალსაზრისით, ზოგმა კი ყურადღება გაამახვილოს პრობლემის ფიზიკურ და მათემატიკურ მხარეზე. ავტორს მხედველობაში ჰქონდა ცნობისმოყვარე მკითხველი - ფიზიკისა თუ ქიმიის ფაკულტეტის სტუდენტი, მათემატიკისთვის უცხო და მეცნიერების ისტორიით დაინტერესებული. არიან ასეთი სტუდენტები? ავტორმა არ იცის ზუსტი პასუხი ამ კითხვაზე, მაგრამ ეფუძნება საკუთარი გამოცდილება, იმედები არსებობს.

წიგნის შესავალი (შემოკლებით): მეილიხოვი ე.ზ ავოგადროს ნომერი. როგორ დავინახოთ ატომი. - Dolgoprudny: გამომცემლობა "ინტელიგენცია", 2017 წ.

ფიზიკურ რაოდენობას, რომელიც ტოლია სტრუქტურული ელემენტების (რომლებიც არის მოლეკულები, ატომები და ა.შ.) რაოდენობა ნივთიერების მოლზე, ეწოდება ავოგადროს რიცხვი. მისი ოფიციალურად მიღებული მნიშვნელობა დღეს არის NA = 6.02214084(18)×1023 mol−1, ის დამტკიცდა 2010 წელს. 2011 წელს გამოქვეყნდა ახალი კვლევების შედეგები, ისინი უფრო ზუსტია მიჩნეული, მაგრამ ამ მომენტშიოფიციალურად არ არის დამტკიცებული.

ავოგადროს კანონს დიდი მნიშვნელობა აქვს ქიმიის განვითარებაში, რამაც შესაძლებელი გახადა გამოეთვალა სხეულების წონა, რომლებსაც შეუძლიათ შეცვალონ მდგომარეობა, გახდნენ აირებიანი ან ორთქლი. სწორედ ავოგადროს კანონის საფუძველზე დაიწყო განვითარება ატომურ-მოლეკულურმა თეორიამ, რომელიც გამომდინარეობს აირების კინეტიკური თეორიიდან.

უფრო მეტიც, ავოგადროს კანონის გამოყენებით, შემუშავებულია მეთოდი ხსნადი ნივთიერებების მოლეკულური წონის მისაღებად. ამ მიზნით, იდეალური აირების კანონები გაფართოვდა განზავებულ ხსნარებზე, საფუძვლად დაედო აზრს, რომ გამხსნელი განაწილდება გამხსნელის მოცულობაში, ისევე როგორც გაზი ნაწილდება ჭურჭელში. ასევე, ავოგადროს კანონმა შესაძლებელი გახადა რამდენიმე ქიმიური ელემენტის ნამდვილი ატომური მასების დადგენა.

ავოგადროს ნომრის პრაქტიკული გამოყენება

მუდმივი გამოიყენება ქიმიური ფორმულების გამოთვლაში და განტოლებების შედგენის პროცესში ქიმიური რეაქციები. იგი გამოიყენება აირების ფარდობითი მოლეკულური მასის და ნებისმიერი ნივთიერების ერთ მოლში მოლეკულების რაოდენობის დასადგენად.

უნივერსალური გაზის მუდმივი გამოითვლება ავოგადროს რიცხვით, იგი მიიღება ბოლცმანის მუდმივზე გამრავლებით. გარდა ამისა, ავოგადროს რიცხვისა და ელემენტარული ელექტრული მუხტის გამრავლებით, შეიძლება მივიღოთ ფარადეის მუდმივი.

ავოგადროს კანონის შედეგების გამოყენება

კანონის პირველ დასკვნაში ნათქვამია: „ერთი მოლი გაზი (ნებისმიერი), თანაბარ პირობებში, დაიკავებს ერთ მოცულობას. ამრიგად, ნორმალურ პირობებში, ნებისმიერი გაზის ერთი მოლის მოცულობა უდრის 22,4 ლიტრს (ამ მნიშვნელობას ეწოდება გაზის მოლური მოცულობა), ხოლო მენდელეევ-კლაპეირონის განტოლების გამოყენებით შეგიძლიათ განსაზღვროთ გაზის მოცულობა ნებისმიერ დროს. წნევა და ტემპერატურა.

კანონის მეორე დასკვნა: „პირველი აირის მოლური მასა უდრის მეორე გაზის მოლური მასის ნამრავლს და პირველი გაზის ფარდობითი სიმკვრივის მეორეს“. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, იმავე პირობებში, ორი აირის სიმკვრივის თანაფარდობის ცოდნით, შეიძლება მათი მოლური მასების დადგენა.

ავოგადროს დროს მისი ჰიპოთეზა თეორიულად დაუმტკიცებელი იყო, მაგრამ ამან შესაძლებელი გახადა აირის მოლეკულების შემადგენლობის ექსპერიმენტულად დადგენა და მათი მასის დადგენა. დროთა განმავლობაში მის ექსპერიმენტებს თეორიული საფუძველი ჩაუყარეს და ახლა ავოგადროს ნომერი გამოიყენება

ავოგადროს კანონი ქიმიაში ეხმარება გამოვთვალოთ მოცულობის, მოლური მასის, აირისებრი ნივთიერების რაოდენობა და გაზის ფარდობითი სიმკვრივე. ჰიპოთეზა ჩამოაყალიბა ამედეო ავოგადრომ 1811 წელს და მოგვიანებით დადასტურდა ექსპერიმენტულად.

Კანონი

ჯოზეფ გეი-ლუსაკი იყო პირველი, ვინც 1808 წელს შეისწავლა გაზის რეაქციები. მან ჩამოაყალიბა კანონები თერმული გაფართოებააირები და მოცულობითი თანაფარდობები, წყალბადის ქლორიდისა და ამიაკისგან (ორი აირი) კრისტალური ნივთიერების მიღება - NH 4 Cl (ამონიუმის ქლორიდი). აღმოჩნდა, რომ მის შესაქმნელად საჭიროა აირების იგივე მოცულობის აღება. უფრო მეტიც, თუ ერთი გაზი იყო ჭარბი, მაშინ "დამატებითი" ნაწილი გამოუყენებელი დარჩა რეაქციის შემდეგ.

ცოტა მოგვიანებით, ავოგადრომ ჩამოაყალიბა დასკვნა, რომ იმავე ტემპერატურასა და წნევაზე, გაზების თანაბარი მოცულობა შეიცავს მოლეკულების ერთსა და იმავე რაოდენობას. უფრო მეტიც, გაზებს შეიძლება ჰქონდეთ განსხვავებული ქიმიური და ფიზიკური თვისებები.

ბრინჯი. 1. ამედეო ავოგადრო.

ავოგადროს კანონს ორი შედეგი აქვს:

• პირველი - ერთი მოლი გაზი, თანაბარ პირობებში, ერთსა და იმავე მოცულობას იკავებს;
• მეორე - ორი აირის თანაბარი მოცულობის მასების თანაფარდობა უდრის მათი მოლური მასების თანაფარდობას და გამოხატავს ერთი გაზის ფარდობით სიმკვრივეს მეორეზე (აღნიშნულია D-ით).

ნორმალურ პირობებად (ნ.ს.) ითვლება წნევა P=101,3 კპა (1 ატმ) და ტემპერატურა T=273 K (0°C). ნორმალურ პირობებში აირების მოლური მოცულობა (ნივთიერების მოცულობა გაყოფილი მის რაოდენობაზე) არის 22,4 ლ/მოლი, ე.ი. 1 მოლი გაზი (6.02 ∙ 10 23 მოლეკულა - მუდმივი რიცხვიავოგადრო) იკავებს 22,4 ლიტრ მოცულობას. მოლური მოცულობა(V m) არის მუდმივი მნიშვნელობა.

ბრინჯი. 2. ნორმალური პირობები.

Პრობლემის გადაჭრა

კანონის მთავარი მნიშვნელობა ქიმიური გამოთვლების განხორციელების შესაძლებლობაა. კანონის პირველი დასკვნის საფუძველზე, ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ აირისებრი ნივთიერების რაოდენობა მოცულობის მიხედვით ფორმულის გამოყენებით:

სადაც V არის გაზის მოცულობა, V m არის მოლური მოცულობა, n არის ნივთიერების რაოდენობა, რომელიც იზომება მოლებში.

მეორე დასკვნა ავოგადროს კანონიდან ეხება გაზის ფარდობითი სიმკვრივის (ρ) გამოთვლას. სიმკვრივე გამოითვლება ფორმულით m/V. თუ გავითვალისწინებთ 1 მოლ გაზს, სიმკვრივის ფორმულა ასე გამოიყურება:

ρ (გაზი) = M/V მ,

სადაც M არის ერთი მოლის მასა, ე.ი. მოლური მასა.

ერთი აირის სიმკვრივის გამოსათვლელად მეორე გაზიდან, აუცილებელია იცოდეთ აირების სიმკვრივე. გაზის ფარდობითი სიმკვრივის ზოგადი ფორმულა შემდეგია:

D (y) x = ρ(x) / ρ(y),

სადაც ρ(x) არის ერთი გაზის სიმკვრივე, ρ(y) არის მეორე აირის სიმკვრივე.

თუ ჩაანაცვლებთ სიმკვრივის გამოთვლას ფორმულაში, მიიღებთ:

D (y) x = M(x) / V m / M (y) / V m.

მოლური მოცულობა მცირდება და რჩება

D (y) x = M (x) / M (y).

განვიხილოთ კანონის პრაქტიკული გამოყენება ორი ამოცანის მაგალითის გამოყენებით:

• რამდენი ლიტრი CO 2 მიიღება 6 მოლი MgCO 3-დან MgCO 3-ის მაგნიუმის ოქსიდად და ნახშირორჟანგად (ნ.ს.) დაშლისას?
• რა არის CO 2-ის ფარდობითი სიმკვრივე წყალბადში და ჰაერში?

ჯერ პირველი პრობლემა მოვაგვაროთ.

n(MgCO 3) = 6 მოლი

MgCO 3 = MgO + CO 2

მაგნიუმის კარბონატისა და ნახშირორჟანგის რაოდენობა ერთნაირია (თითოეული მოლეკულა), ამიტომ n(CO 2) = n(MgCO 3) = 6 მოლი. ფორმულიდან n = V/V m შეგიძლიათ გამოთვალოთ მოცულობა:

V = nV m, ე.ი. V(CO 2) = n(CO 2) ∙ V m = 6 მოლი ∙ 22,4 ლ/მოლი = 134,4 ლ

პასუხი: V(CO 2) = 134,4 ლ

მეორე პრობლემის გადაწყვეტა:

• D (H2) CO 2 = M(CO 2) / M(H 2) = 44 გ/მოლი / 2 გ/მოლი = 22;
• D (ჰაერი) CO 2 = M (CO 2) / M (ჰაერი) = 44 გ/მოლი / 29 გ/მოლი = 1,52.

ბრინჯი. 3. ნივთიერების ოდენობის ფორმულები მოცულობით და ფარდობითი სიმკვრივით.

ავოგადროს კანონის ფორმულები მხოლოდ მუშაობს აირისებრი ნივთიერებები. ისინი არ გამოიყენება თხევადი და მყარი.

რა ვისწავლეთ?

კანონის ფორმულირებით, გაზების თანაბარი მოცულობა ერთსა და იმავე პირობებში შეიცავს მოლეკულების ერთსა და იმავე რაოდენობას. ნორმალურ პირობებში (ნ.ს.) მოლური მოცულობის მნიშვნელობა მუდმივია, ე.ი. ვმ აირებისთვის ყოველთვის უდრის 22,4 ლ/მოლ. კანონიდან გამომდინარეობს, რომ ნორმალურ პირობებში სხვადასხვა აირის მოლეკულების ერთი და იგივე რაოდენობა იკავებს ერთსა და იმავე მოცულობას, ისევე როგორც ერთი გაზის ფარდობითი სიმკვრივე მეორეზე - ერთი გაზის მოლური მასის თანაფარდობა. მოლური მასამეორე გაზი.

ტესტი თემაზე

ანგარიშის შეფასება

Საშუალო რეიტინგი: 4 . სულ მიღებული შეფასებები: 261.

ის გახდა ნამდვილი მიღწევა თეორიულ ქიმიაში და ხელი შეუწყო იმ ფაქტს, რომ ჰიპოთეტური გამოცნობები გადაიქცა დიდ აღმოჩენებად გაზის ქიმიის დარგში. ქიმიკოსთა ვარაუდებმა ფორმაში დამაჯერებელი მტკიცებულება მიიღო მათემატიკური ფორმულებიდა მარტივი ურთიერთობები და ექსპერიმენტების შედეგებმა ახლა შესაძლებელი გახადა შორსმიმავალი დასკვნების გამოტანა. გარდა ამისა, იტალიელმა მკვლევარმა გამოიტანა სტრუქტურული ნაწილაკების რაოდენობის რაოდენობრივი მახასიათებელი ქიმიური ელემენტი. ავოგადროს რიცხვი შემდგომში გახდა ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მუდმივი თანამედროვე ფიზიკასა და ქიმიაში.

მოცულობითი მიმართებების კანონი

გაზის რეაქციების აღმომჩენის პატივი ეკუთვნის ფრანგ მეცნიერს გეი-ლუსაკს. გვიანი XVIIIსაუკუნეში. ამ მკვლევარმა მსოფლიოს მისცა ცნობილი კანონი, რომელიც არეგულირებს აირების გაფართოებასთან დაკავშირებულ ყველა რეაქციას. გეი-ლუსაკმა გაზომა გაზების მოცულობა რეაქციამდე და მოცულობები, რომლებიც წარმოიქმნა ქიმიური ურთიერთქმედების შედეგად. ექსპერიმენტის შედეგად მეცნიერი მივიდა დასკვნამდე, რომელიც ცნობილია როგორც მარტივი მოცულობითი ურთიერთობების კანონი. მისი არსი იმაში მდგომარეობს, რომ აირების მოცულობები ადრე და შემდეგ დაკავშირებულია ერთმანეთთან, როგორც მცირე მთელი რიცხვები.

მაგალითად, აირისებრი ნივთიერებების ურთიერთქმედებისას, რომელიც შეესაბამება, მაგალითად, ჟანგბადის ერთ მოცულობას და წყალბადის ორ მოცულობას, მიიღება ორთქლის წყალი და ა.შ.

გეი-ლუსაკის კანონი მოქმედებს, თუ მოცულობის ყველა გაზომვა ხდება იმავე წნევასა და ტემპერატურაზე. ეს კანონი ძალიან მნიშვნელოვანი აღმოჩნდა იტალიელი ფიზიკოსისთვის ავოგადროსთვის. მისი ხელმძღვანელობით მან გამოიტანა თავისი ჰიპოთეზა, რომელსაც შორს მიმავალი შედეგები მოჰყვა აირების ქიმიასა და ფიზიკაში და გამოთვალა ავოგადროს რიცხვი.

იტალიელი მეცნიერი

ავოგადროს კანონი

1811 წელს ავოგადრომ გააცნობიერა, რომ მუდმივი ტემპერატურისა და წნევის დროს თვითნებური აირების თანაბარი მოცულობა შეიცავს მოლეკულების ერთსა და იმავე რაოდენობას.

ამ კანონმა, რომელიც მოგვიანებით იტალიელი მეცნიერის სახელს ატარებს, მეცნიერებაში შემოიტანა იდეა მატერიის უმცირესი ნაწილაკების - მოლეკულების შესახებ. ქიმია დაიყო ემპირიულ მეცნიერებად, რაც იყო და რაოდენობრივ მეცნიერებად. ავოგადრომ განსაკუთრებით ხაზგასმით აღნიშნა, რომ ატომები და მოლეკულები ერთი და იგივე არ არის და რომ ატომები ყველა მოლეკულის სამშენებლო ბლოკია.

იტალიელი მკვლევარის კანონმა მას საშუალება მისცა გამოსულიყო დასკვნა სხვადასხვა გაზების მოლეკულებში ატომების რაოდენობის შესახებ. მაგალითად, ავოგადროს კანონის გამოტანის შემდეგ, მან დაადასტურა ვარაუდი, რომ აირების მოლეკულები, როგორიცაა ჟანგბადი, წყალბადი, ქლორი, აზოტი, შედგება ორი ატომისგან. ასევე შესაძლებელი გახდა სხვადასხვა ატომისგან შემდგარი ელემენტების ატომური მასების და მოლეკულური მასების დადგენა.

ატომური და მოლეკულური მასები

ნებისმიერი ელემენტის ატომური წონის გამოთვლისას, თავდაპირველად წყალბადის მასა საზომ ერთეულად იქნა მიღებული. მსუბუქი ქიმიურინივთიერებები. მაგრამ მრავალი ქიმიური ნივთიერების ატომური მასა გამოითვლება, როგორც მათი ჟანგბადის ნაერთების თანაფარდობა, ანუ ჟანგბადისა და წყალბადის თანაფარდობა აღებულია 16:1. ეს ფორმულა გარკვეულწილად მოუხერხებელი იყო გაზომვებისთვის, ამიტომ ნახშირბადის იზოტოპის მასა, დედამიწაზე ყველაზე გავრცელებული ნივთიერება, მიღებულ იქნა ატომური მასის სტანდარტად.

მოლეკულურ ეკვივალენტში სხვადასხვა აირისებრი ნივთიერების მასების განსაზღვრის პრინციპი ეფუძნება ავოგადროს კანონს. 1961 წელს მიღებულ იქნა შედარებითი ატომური სიდიდეების მითითების ერთიანი სისტემა, რომელიც დაფუძნებულია ჩვეულებრივი ერთეულის ტოლი ნახშირბადის 12 C იზოტოპის მასის 1/12-ის. შემოკლებული სახელწოდება. ატომური ერთეულიმასა - a.m.u. ამ სკალის მიხედვით, ჟანგბადის ატომური მასა არის 15,999 ამუ, ხოლო ნახშირბადი 1,0079 ამუ. ასე წარმოიშვა ახალი განმარტება: ფარდობითი ატომური მასა არის ნივთიერების ატომის მასა, გამოხატული ამუში.

ნივთიერების მოლეკულის მასა

ნებისმიერი ნივთიერება შედგება მოლეკულებისგან. ასეთი მოლეკულის მასა გამოიხატება ამუში, ეს მნიშვნელობა უდრის ყველა ატომის ჯამს, რომლებიც ქმნიან მის შემადგენლობას. მაგალითად, წყალბადის მოლეკულას აქვს მასა 2,0158 ამუ, ანუ 1,0079 x 2 და მოლეკულური წონაწყლის გამოთვლა შესაძლებელია მისით ქიმიური ფორმულა H 2 O. წყალბადის ორი ატომი და ერთი ჟანგბადის ატომი შეადგენს 18,0152 ამუს.

თითოეული ნივთიერების ატომური მასის მნიშვნელობას ჩვეულებრივ უწოდებენ ფარდობით მოლეკულურ მასას.

ბოლო დრომდე "ატომური მასის" ცნების ნაცვლად გამოიყენებოდა ფრაზა "ატომური წონა". ის ამჟამად არ გამოიყენება, მაგრამ მაინც გვხვდება ძველ სახელმძღვანელოებსა და სამეცნიერო ნაშრომებში.

ნივთიერების რაოდენობის ერთეული

მოცულობის და მასის ერთეულებთან ერთად, ქიმია იყენებს ნივთიერების ოდენობის სპეციალურ საზომს, რომელსაც ეწოდება მოლი. ეს ერთეული აჩვენებს ნივთიერების რაოდენობას, რომელიც შეიცავს იმდენ მოლეკულას, ატომს და სხვა სტრუქტურულ ნაწილაკს, რამდენიც შეიცავს 12 გ ნახშირბადის იზოტოპს 12 C. როდესაც პრაქტიკული გამოყენებანივთიერების მოლის განხილვისას უნდა გავითვალისწინოთ ელემენტების რომელი კონკრეტული ნაწილაკები - იონები, ატომები თუ მოლეკულები. მაგალითად, H + იონების მოლები და H 2 მოლეკულების მოლები სრულიად განსხვავებული ზომებია.

ამჟამად ნივთიერების რაოდენობა ნივთიერების მოლზე დიდი სიზუსტით იზომება.

პრაქტიკული გამოთვლები აჩვენებს, რომ სტრუქტურული ერთეულების რაოდენობა მოლში არის 6,02 x 10 23. ამ მუდმივას ეწოდება ავოგადროს რიცხვი. იტალიელი მეცნიერის სახელით დასახელებული ეს ქიმიური რაოდენობა გვიჩვენებს სტრუქტურული ერთეულების რაოდენობას ნებისმიერი ნივთიერების მოლში, მიუხედავად მისი შინაგანი სტრუქტურისა, შემადგენლობისა და წარმოშობისა.

Მოლური მასა

ქიმიაში ნივთიერების ერთი მოლის მასას „მოლური მასა“ ეწოდება. პრაქტიკაში მოლური მასის მნიშვნელობის გამოყენებით ჩვენ ვხედავთ, რომ წყალბადის მოლური მასა არის 2,02158 გ/მოლი, ჟანგბადი 1,0079 გ/მოლი და ა.შ.

ავოგადროს კანონის შედეგები

ავოგადროს კანონი საკმაოდ გამოსაყენებელია ნივთიერების რაოდენობის დასადგენად გაზის მოცულობის გამოთვლისას. ნებისმიერი აირისებრი ნივთიერების მოლეკულების იგივე რაოდენობა, მუდმივ პირობებში, თანაბარ მოცულობას იკავებს. მეორეს მხრივ, ნებისმიერი ნივთიერების 1 მოლი შეიცავს მოლეკულების მუდმივ რაოდენობას. დასკვნა თავისთავად გვთავაზობს: მუდმივი ტემპერატურისა და წნევის დროს აირისებრი ნივთიერების ერთი მოლი იკავებს მუდმივ მოცულობას და შეიცავს მოლეკულების თანაბარ რაოდენობას. ავოგადროს რიცხვში ნათქვამია, რომ 1 მოლი აირი შეიცავს 6,02 x 1023 მოლეკულას.

გაზის მოცულობის გაანგარიშება ნორმალური პირობებისთვის

ქიმიაში ნორმალური პირობებია ატმოსფერული წნევა 760 მმ Hg. Ხელოვნება. და ტემპერატურა 0 o C. ამ პარამეტრებით ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ ერთი ლიტრი ჟანგბადის მასა არის 1,43 კგ. ამრიგად, ერთი მოლი ჟანგბადის მოცულობა 22,4 ლიტრია. ნებისმიერი გაზის მოცულობის გაანგარიშებისას, შედეგებმა აჩვენა იგივე მნიშვნელობა. ამრიგად, ავოგადროს მუდმივმა სხვა დასკვნა გააკეთა სხვადასხვა აირისებრი ნივთიერებების მოცულობებთან დაკავშირებით: ნორმალურ პირობებში, ნებისმიერი აირისებრი ელემენტის ერთი მოლი იკავებს 22,4 ლიტრს. ამ მუდმივ მნიშვნელობას ეწოდება გაზის მოლური მოცულობა.