Ավոգադրոյի օրենք

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, V_m։ Այլ ջերմաստիճանի և ճնշման համար այն կարելի է հաշվել Մենդելեև-Կլապեյրոնի հավասարումից՝

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

:

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 որոշել, 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։

Պատմություն 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։ 1811 թ. այդ օրենքները բացատրեց իտալացի ֆիզիկոս Ամեդեո Ավոգադրոն^[3]^[4]։

Տես նաև խմբագրել

Ավոգադրոյի թիվ

Ծանոթագրություններ խմբագրել

↑ Մասնակի զանգվածը ժամանակակից տերմինաբանությամբ մոլեկուլային զանգվածն է։
↑ Տեսակարար կշիռը ժամանակակից տերմինաբանությամբ խտությունն է։
↑ Глинка Н.Л., Общая химия, Ленинград, Химия, 1977, 719 ст., ст. 18-19
↑ 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. English translation

Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են «Ավոգադրոյի օրենք» հոդվածին։

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից (հ․ 1, էջ 623)։

[1] Մասնակի զանգվածը ժամանակակից տերմինաբանությամբ մոլեկուլային զանգվածն է։

[2] Տեսակարար կշիռը ժամանակակից տերմինաբանությամբ խտությունն է։

[Глинка-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. English translation

[1]

[2]

[3]

[4]