阿伏加德羅定律

阿伏加德羅定律

阿伏加德羅定律(Avogadro's hypothesis)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佔據的空間,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,當氣體所含分子數確定後,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。
  • 中文名稱
    阿伏伽德羅定律
  • 外文名稱
    Avogadro's Hypothesis
  • 別稱
    阿伏伽德羅定律
  • 提出者
    阿伏伽德羅
  • 套用學科
    物理學
  • 適用領域範圍
    分子理論

定義

同溫同壓同體積的氣體含有相同的分子數

推論

(1)同溫同壓下,V1/V2=n1/n2

(2)同溫同體積時,p1/p2=n1/n2=N1/N2

(3)同溫同壓等質量時,V1/V2=M2/M1

(4)同溫同壓同體積時,M1/M2=ρ1/ρ2

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佔據的空間,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,當氣體所含分子數確定後,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。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套用。

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年由義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態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。

中學化學中,阿伏加德羅定律佔有很重要的地位。它使用廣泛,特別是在求算氣態物質分子式、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龍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。

克拉伯龍方程式通常用下式表示: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、溫度和體積都採用國際單位(SI),R=8.31帕·米3/摩爾·度。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—氣態物質的密度),所以克拉伯龍方程式也可寫成以下兩種形式:

Pv=m/MRT……②和Pm=ρRT……③

以A、B兩種氣體來進行討論。

(1)在相同T、P、V時:

根據①式:nA=nB(即阿伏加德羅定律)

摩爾質量之比=分子量之比=密度之比=相對密度)。若mA=mB則MA=MB。

(2)在相同T、P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:

摩爾質量的反比=兩氣體的壓強之比=氣體分子量的反比)。

阿伏加德羅定律推論

一、阿伏加德羅定律推論

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。其餘推導同(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適用于兩種氣體,還適用于多種氣體。

二、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。

註意: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。

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