阿伏加德羅定律

阿伏加德羅定律

數學定律
阿伏加德羅定律(阿伏伽德羅定律及推論)(英文名:Avogadro's Hypothesis)主要說明:同溫同壓下,相同體積的任何氣體含有相同的分子數,稱為阿伏加德羅定律。氣體的體積是指所含分子占據的空間,通常條件下,氣體分子間的平均距離約為分子直徑的10倍,因此,當氣體所含分子數确定後,氣體的體積主要決定于分子間的平均距離而不是分子本身的大小。
    中文名:阿伏加德羅定律 外文名:Avogadro's Hypothesis 别稱:四同定律 提出者:阿伏伽德羅 應用學科:物理學、化學 适用領域範圍:熱學、分子理論

定義

在相同的溫度和壓力下,同體積的各種氣體,均含有同數目的分子。所以又叫四同定律,也叫五同定律或克拉貝隆方程(五同指同溫、同壓、同體積、同分子個數、同物質的量)。

适用範圍

理想氣體(為便于研究氣體性質而建立的理想化氣體模型。即不計分子本身的體積及分子間相互作用力的氣體。其内能僅是溫度的單值函數,永遠不能液化。它嚴格遵循氣體實驗定律,是真實氣體在高溫、低壓情況下的近似。P.S:在高溫高壓下,許多氣體都接近于理想氣體),可以是單一氣體,也可以是混合氣體。可以是單質氣體,也可以是化合物氣體。

作者簡介

意大利科學家 。1776 年生于都靈 ,1856 年7月9日卒于同地。1796年獲都靈大學法學博士學位。畢業後曾當過律師。1800年開始研究物理學和化學。1809年被聘為範賽裡學院自然哲學教授。1820年任都靈大學數學和物理學教授,曾一度被解職而于1834年又重任該校教授,直到1850年退休。他是都靈科學院院士,還擔任過意大利度量衡學會會長而促使意大利采用公制。

推論

定律

(1)同溫同壓下,(氣體體積比等于物質的量之比)

(2)同溫同體積時,(壓強比等于物質的量之比等于分子數之比)

(3)同溫同壓時,M1/M2=P1/P2

分子間的平均距離又決定于外界的溫度和壓強,當溫度、壓強相同時,任何氣體分子間的平均距離幾乎相等(氣體分子間的作用微弱,可忽略),故定律成立。該定律在有氣體參加的化學反應、推斷未知氣體的分子式等方面有廣泛的應用。

阿伏加德羅定律認為:在同溫同壓下,相同體積的氣體含有相同數目的分子。1811年由意大利化學家阿伏加德羅提出假說,後來被科學界所承認。這一定律揭示了氣體反應的體積關系,用以說明氣體分子的組成,為氣體密度法測定氣态物質的分子量提供了依據。對于原子分子說的建立,也起了一定的積極作用。

方程

克拉佩龍方程又稱“理想氣體方程式”。中學化學中,阿伏加德羅定律占有很重要的地位。它使用廣泛,特别是在求算氣态物質分子式、分子量時,如果使用得法,解決問題很方便。下面簡介幾個根據克拉伯倫方程式導出的關系式,以便更好地理解和使用阿伏加德羅定律。

克拉佩龍方程通常用下式表示:PV=nRT……①

P表示壓強、V表示氣體體積、n表示物質的量、T表示絕對溫度、R表示氣體常數。所有氣體R值均相同。如果壓強、溫度和體積都采用國際單位(SI),R=8.31帕·米3/摩爾·開。如果壓強為大氣壓,體積為升,則R=0.082大氣壓·升/摩爾·度。

因為n=m/M、ρ=m/v(n—物質的量,m—物質的質量,M—物質的摩爾質量,數值上等于物質的分子量,ρ—氣态物質的密度),所以克拉佩龍方程式也可寫成以下兩種形式:

Pv=mRT/M……②和PM=ρRT……③

以A、B兩種氣體來進行讨論。

(1)在相同T、P、V時:

根據①式:nA=nB(即阿伏加德羅定律)

分子量一定

摩爾質量之比=密度之比=相對密度。若mA=mB則MA=MB。

(2)在相同T、P、m時:

體積之比=摩爾質量的反比;兩氣體的物質的量之比=摩爾質量的反比。

物質的量之比=氣體密度的反比;兩氣體的體積之比=氣體密度的反比。

(3)在相同T·V時:

兩氣體的壓強之比=氣體分子量的正比=摩爾質量的反比。

定律推論

我們可以利用阿伏加德羅定律以及物質的量與分子數目、摩爾質量之間的關系得到以下有用的推論:

(1)同溫同壓時:①V1:V2=n1:n2=N1:N2 ②ρ1:ρ2=M1:M2 ③ 同質量時:V1:V2=M2:M1

(2)同溫同體積時:④ P1:P2=n1:n2=N1:N2 ⑤ 同質量時: P1:P2=M2:M1

(3)同溫同壓同體積時: ⑥ ρ1:ρ2=M1:M2=m1:m2

具體的推導過程請大家自己推導一下,以幫助記憶。推理過程簡述如下:

(1)、同溫同壓下,體積相同的氣體就含有相同數目的分子,因此可知:在同溫同壓下,氣體體積與分子數目成正比,也就是與它們的物質的量成正比,即對任意氣體都有V=kn;因此有V1:V2=n1:n2=N1:N2,再根據n=m/M就有式②;若這時氣體質量再相同就有式③了。

(2)、從阿伏加德羅定律可知:溫度、體積、氣體分子數目都相同時,壓強也相同,亦即同溫同體積下氣體壓強與分子數目成正比。其馀推導同(1)。

(3)、同溫同壓同體積下,氣體的物質的量必同,根據n=m/M和ρ=m/V就有式⑥。當然這些結論不僅僅隻适用于兩種氣體,還适用于多種氣體。

相對密度

在同溫同壓下,像在上面結論式②和式⑥中出現的密度比值稱為氣體的相對密度D=ρ1:ρ2=M1:M2。

注意:①.D稱為氣體1相對于氣體2的相對密度,沒有單位。如氧氣對氫氣的密度為16。

②.若同時體積也相同,則還等于質量之比,即D=m1:m2。

規律

阿伏加德羅定律及推論都可由理想氣體狀态方程及其變形推出( 壓強、 體積、絕對溫度、物質的量、氣體常數、 密度)。由定律可導出:“一連比、三正比、三反比”的規律。

1.“一連比”:指在同溫同壓下,同體積的任何氣體的質量比等于摩爾質量(相對分子質量)之比,等于密度比。

2.“三正比”

(1)同溫同壓下,兩氣體的體積之比等于其物質的量之比,等于其分子數之比。

(2)同溫同體積下,兩氣體的壓強之比等于其物質的量之比,等于其分子數之比。

(3)同溫同壓下,兩氣體的密度之比等于其摩爾質量(又稱相對分子質量)之比。

3.“三反比”

(1)同溫同壓同質量下,兩氣體的體積與其摩爾質量(相對分子質量)成反比。

(2)同溫同分子數(或等物質的量)時,兩氣體的壓強與其體積成反比。

(3)同溫同體積同質量下(同密度時),兩氣體的壓強與其摩爾質量(相對分子質量)成反比。

相關詞條

相關搜索

其它詞條