تعريف قانون أفوجادرو. قانون أفوجادرو في الكيمياء. قانون أفوجادرو وعواقبه
فيزيائي وكيميائي إيطالي لورينزو رومانو أميديو كارلو أفوجادروولد عام 1776 في تورينو لعائلة نبيلة. نظرًا لأنه كان من المعتاد في ذلك الوقت نقل المهن عن طريق الميراث، تخرج أفوجادرو من جامعة تورينو في سن السادسة عشرة، وفي سن العشرين حصل على درجة الدكتوراه في قانون الكنيسة.
منذ سن 25 عامًا، كان يدرس الفيزياء والرياضيات بشكل مستقل. وفي عام 1803 سنةقدم أميديو أول عمل علمي له حول خصائص الكهرباء إلى أكاديمية تورينو. في عام 1809عُرض على العالم منصب الأستاذية في كلية فرشيلي، و منذ عام 1820يقوم العالم بالتدريس بنجاح في جامعة تورينو. كان يعمل في التدريس حتى عام 1850.
أجرى أفوجادرو دراسات مختلفة حول دراسة الخواص والظواهر الفيزيائية والكيميائية. تكرس أعماله العلمية للنظرية الكهروكيميائية والكهرباء والسعة الحرارية النوعية وتسميات المركبات الكيميائية. كان أفوجادرو أول من حدد الكتل الذرية للكربون والنيتروجين والأكسجين والكلور وعناصر أخرى؛ أنشأ التركيب الكمي لجزيئات العديد من المواد، بما في ذلك الهيدروجين والماء والأمونيا والنيتروجين وغيرها. لكن الكيميائيين رفضوا نظريات أفوجادرو، ولم يتم الاعتراف بعمل العالم.
فقط في عام 1860، وبفضل جهود S. Cannizzaro، تمت مراجعة وتبرير العديد من أعمال Avogadro. يتم تسمية العدد الثابت للجزيئات في 1 مول من الغاز المثالي على اسم لقب العالم. – رقم أفوجادرو (الثابت الفيزيائي، يساوي عدديًا عدد الوحدات الهيكلية المحددة (الذرات أو الجزيئات أو الأيونات أو الإلكترونات أو أي جسيمات أخرى) في 1 مول من المادة = 6.0222310 23. منذ ذلك الوقت فصاعدًا، بدأ استخدام قانون أفوجادرو على نطاق واسع في الكيمياء.
في عام 1811 أنشأ أفوجادرو قانونًاالذي جادل بأن الحجوم المتساوية من الغازات تحتوي على عدد متساو من الجزيئات عند نفس درجات الحرارة والضغوط. وفي عام 1814 ظهر مقال للعالم"مقالة عن الكتل النسبية لجزيئات الأجسام البسيطة، أو الكثافات المقدرة لغازاتها، وعن تكوين بعض مركباتها"، والتي تنص بوضوح على قانون أفوجادرو.
فكيف توصل العالم إلى هذا الاستنتاج؟
أفوجادرو بعناية قام بتحليل نتائج تجارب جاي لوساك وعلماء آخرينوفهمت كيفية عمل جزيء الغاز. ومن المعروف أنه عند حدوث تفاعل كيميائي بين الغازات فإن نسبة حجوم هذه الغازات هي نفس النسبة الجزيئية لها. وتبين أنه من خلال قياس كثافة الغازات المختلفة، من الممكن تحديد الكتل النسبية للجزيئات التي تتكون منها هذه الغازات والذرات. أي أنه إذا كان 1 لتر من الأكسجين يحتوي على عدد من الجزيئات يساوي 1 لتر من الهيدروجين، فإن نسبة كثافات هذه الغازات تساوي نسبة كتل الجزيئات. وأشار أفوجادرو إلى أن جزيئات الغازات البسيطة يمكن أن تتكون أيضًا من عدة ذرات.
يستخدم قانون أفوجادرو على نطاق واسععند الحساب باستخدام الصيغ الكيميائية ومعادلات التفاعلات الكيميائية، فإنه يسمح لك بتحديد الكتل الجزيئية النسبية للغازات وعدد الجزيئات في المول من أي مادة.
إذا كانت لديك أية أسئلة، أو كنت ترغب في الخوض في مزيد من التفاصيل حول هذه المادة، أو كنت بحاجة إلى مساعدة في حل المشكلات، فإن المعلمين عبر الإنترنت مستعدون دائمًا للمساعدة. في أي وقت وفي أي مكان، يمكن للطالب اللجوء إلى مدرس عبر الإنترنت للحصول على المساعدة والحصول على المشورة بشأن أي موضوع من المنهج الدراسي. يتم التدريب من خلال برامج تم تطويرها خصيصًا. يقدم المعلمون المؤهلون المساعدة في إكمال الواجبات المنزلية وشرح المواد غير المفهومة؛ المساعدة في التحضير لامتحان الدولة وامتحان الدولة الموحدة. يختار الطالب بنفسه ما إذا كان سيجري دروسًا مع المعلم المختار لفترة طويلة، أو يستخدم مساعدة المعلم فقط في مواقف محددة عندما تنشأ صعوبات في مهمة معينة.
موقع الويب، عند نسخ المادة كليًا أو جزئيًا، يلزم وجود رابط للمصدر.
أميديو أفوجادرو كان أحد الفيزيائيين والكيميائيين الإيطاليين في القرن التاسع عشر. ولا بد من القول إنه حصل على تعليم قانوني، لكن شغفه بالرياضيات والفيزياء دفعه إلى دراسة هذه العلوم بشكل مستقل. وفي هذا الأمر نجح.
في سن الثلاثين، أصبح أفوجادرو مدرسًا للفيزياء في إحدى الكليات الجامعية في ذلك الوقت. أصبح فيما بعد أستاذاً للرياضيات في الجامعة. ومع ذلك، فإن أفوجادرو غير معروف على الإطلاق بمسيرته المهنية الناجحة كمدرس للعلوم الدقيقة، والتي أتقنها بشكل مستقل، فهو معروف في المقام الأول كعالم وكشخص عبر عن إحدى الفرضيات الأساسية للكيمياء الفيزيائية. واقترح أنه إذا أخذنا أحجامًا متساوية من غازين مثاليين مختلفين عند نفس الضغط ودرجة الحرارة، فإن هذه الأحجام ستحتوي على نفس العدد من الجزيئات. وبعد ذلك تم تأكيد الفرضية، واليوم يمكن إثباتها باستخدام الحسابات النظرية. اليوم تسمى هذه القاعدة بقانون أفوجادرو. بالإضافة إلى ذلك، تم تسمية عدد ثابت معين باسمه، وهو ما يسمى برقم أفوجادرو، والذي سيتم مناقشته أدناه.
رقم أفوجادرو
تتكون جميع المواد من بعض العناصر الهيكلية، كقاعدة عامة، إما جزيئات أو ذرات، لكن هذا ليس مهما. ماذا يجب أن يحدث عندما نخلط مادتين ويتفاعلان؟ ومن المنطقي أن يتفاعل عنصر هيكلي واحد، وهو الطوب، من مادة ما مع عنصر هيكلي واحد، وهو الطوب، من مادة أخرى. لذلك، أثناء التفاعل الكامل، يجب أن يكون عدد العناصر لكلا المادتين هو نفسه، على الرغم من أن وزن وحجم المستحضرات قد يختلفان. وبالتالي، فإن أي تفاعل كيميائي يجب أن يحتوي على نفس العدد من العناصر الهيكلية لكل مادة، أو يجب أن تكون هذه الأرقام متناسبة مع عدد ما. قيمة هذا الرقم غير مهمة على الإطلاق، لكنهم قرروا لاحقًا أخذ اثني عشر جرامًا من الكربون 12 كأساس وحساب عدد الذرات الموجودة فيه. إنها حوالي ستة ضرب عشرة أس ثلاثة وعشرين. إذا كانت المادة تحتوي على هذا العدد من العناصر الهيكلية، فإننا نتحدث عن مول واحد من المادة. وبناء على ذلك، فإن جميع التفاعلات الكيميائية في الحسابات النظرية مكتوبة بالشامات، أي أن مولات المواد مختلطة.
كما ذكرنا سابقًا، فإن قيمة عدد أفوجادرو غير مهمة من حيث المبدأ، ولكن يتم تحديدها فيزيائيًا. وبما أن التجارب حاليًا لا تتمتع بالدقة الكافية، فسيتم تحديث هذا الرقم باستمرار. يمكنك، بالطبع، أن نأمل أن يتم حسابها بدقة مطلقة في يوم من الأيام، ولكن حتى الآن لا يحدث هذا. حتى الآن، تم تقديم التوضيح الأخير في عام 2011. بالإضافة إلى ذلك، في نفس العام، تم اعتماد قرار حول كيفية كتابة هذا الرقم بشكل صحيح. نظرًا لأنه يتم تحسينه باستمرار، فإنه يُكتب اليوم على النحو التالي: 6.02214X مضروبًا في عشرة أس ثلاثة وعشرين. هذا العدد من العناصر الهيكلية موجود في مول واحد من المادة. يشير الحرف "X" في هذا الإدخال إلى أنه يتم تحديد الرقم، أي أنه سيتم تحديد قيمة X في المستقبل.
قانون أفوجادرو
في بداية هذا المقال ذكرنا قانون أفوجادرو. تنص هذه القاعدة على أن عدد الجزيئات هو نفسه. في هذه الحالة، من المنطقي ربط هذا القانون بعدد أو مول أفوجادرو. ثم ينص قانون أفوجادرو على أن المول من كل غاز مثالي عند نفس درجة الحرارة والضغط يشغل نفس الحجم. ويقدر أنه في ظل الظروف العادية يبلغ هذا الحجم حوالي أربعة وعشرين لترًا ونصف. هناك قيمة دقيقة لهذا الرقم وهي 22.41383 لترًا. وبما أن العمليات التي تحدث في الظروف العادية مهمة وتحدث كثيرًا، فهناك اسم لهذا الحجم، وهو الحجم المولي للغاز.
في الحسابات النظرية، في كثير من الأحيان، يتم أخذ الأحجام المولية للغاز بعين الاعتبار. إذا كانت هناك حاجة للانتقال إلى درجات حرارة أو ضغط آخر، فسيتغير الحجم بالطبع، ولكن هناك صيغ مناسبة من الفيزياء تسمح لك بحسابها. عليك فقط أن تتذكر دائمًا أن مول الغاز يشير دائمًا إلى الظروف العادية، أي أنه عبارة عن درجة حرارة معينة وضغط معين، ووفقًا لمرسوم عام 1982، في الظروف العادية، يكون ضغط الغاز عشرة أس خمسة باسكال ودرجة الحرارة 273.15 كلفن.
بالإضافة إلى الأهمية العملية الواضحة للمفهومين اللذين تمت مناقشتهما أعلاه، هناك عواقب أكثر إثارة للاهتمام تتبعهما. لذا، بمعرفة كثافة الماء وأخذ مول واحد منه، يمكننا تقدير حجم الجزيء. هنا نفترض أننا نعرف الكتلة الذرية للماء وجزيئات الكربون. وهكذا إذا أخذنا اثني عشر جرامًا من الكربون، فإن كتلة الماء تتحدد وفقًا لعلاقة التناسب، فهي تساوي ثمانية عشر جرامًا. وبما أنه من السهل تحديد كثافة الماء، فإن البيانات اللازمة لتقدير حجم جزيء الماء أصبحت الآن كافية. تظهر الحسابات أن حجم جزيء الماء يصل إلى أعشار النانومتر.
إن التطوير الإضافي لقانون أفوجادرو مثير للاهتمام أيضًا. وهكذا، قام فانت هوف بتوسيع قوانين الغازات المثالية لتشمل المحاليل. يتلخص الجوهر في تشبيه القوانين، ولكن في النهاية جعل من الممكن معرفة الكتل الجزيئية للمواد التي سيكون من الصعب للغاية الحصول عليها بطريقة أخرى.
قصة
تعود الدراسات الكمية الأولى للتفاعلات بين الغازات إلى العالم الفرنسي جاي لوساك. وهو مؤلف قوانين التمدد الحراري للغازات وقانون العلاقات الحجمية. تم شرح هذه القوانين في عام 1811 من قبل الفيزيائي الإيطالي أميديو أفوجادرو.
عواقب القانون
النتيجة الأولىمن قانون أفوجادرو: مول واحد من أي غاز تحت نفس الظروف يشغل نفس الحجم.
على وجه الخصوص، في ظل الظروف العادية، أي عند 0 درجة مئوية (273 كلفن) و101.3 كيلو باسكال، حجم 1 مول من الغاز هو 22.4 لترا. ويسمى هذا الحجم بالحجم المولي للغاز V m. يمكن إعادة حساب هذه القيمة لدرجات الحرارة والضغوط الأخرى باستخدام معادلة Mendeleev-Clapeyron:
.النتيجة الثانيةمن قانون أفوجادرو: الكتلة المولية للغاز الأول تساوي ناتج الكتلة المولية للغاز الثاني والكثافة النسبية للغاز الأول بالنسبة للثاني.
كان لهذا الموقف أهمية هائلة لتطوير الكيمياء، لأنه يجعل من الممكن تحديد الوزن الجزئي للأجسام القادرة على الانتقال إلى الحالة الغازية أو البخارية. إذا من خلال منشير إلى الوزن الجزئي للجسم، وبواسطة د- جاذبيته النوعية في حالة البخار ثم النسبة م / ديجب أن تكون ثابتة لجميع الهيئات. وقد أثبتت التجربة أنه بالنسبة لجميع الأجسام المدروسة التي تمر إلى بخار دون تحلل، فإن هذا الثابت يساوي 28.9، إذا انطلقنا عند تحديد الوزن الجزئي من الجاذبية النوعية للهواء مأخوذًا كوحدة، ولكن هذا الثابت سيكون متساويًا إلى 2، إذا أخذنا الثقل النوعي كوحدة هيدروجين تعيين هذا الثابت، أو ما هو نفسه، الحجم الجزئي المشترك لجميع الأبخرة والغازات مع، من الصيغة التي لدينا من ناحية أخرى م = العاصمة. نظرًا لأنه من السهل تحديد الثقل النوعي للبخار، يتم استبدال القيمة دفي الصيغة، يتم أيضًا اشتقاق الوزن الجزئي غير المعروف للجسم المحدد.
يشير التحليل الأولي، على سبيل المثال، لأحد البولي بيوتيلين إلى أن نسبة الكربون إلى الهيدروجين فيه هي 1 إلى 2، وبالتالي يمكن التعبير عن وزنه الجزئي بالصيغة CH 2 أو C 2 H 4، C 4 H 8 و بشكل عام (CH 2) ن. يتم تحديد الوزن الجزئي لهذا الهيدروكربون على الفور، وفقًا لقانون أفوجادرو، لأننا نعرف الجاذبية النوعية، أي كثافة بخاره؛ تم تحديده بواسطة بتليروف وتبين أنه 5.85 (بالنسبة للهواء)؛ أي أن وزنه الجزئي سيكون 5.85 · 28.9 = 169.06. تتوافق الصيغة C 11 H 22 مع وزن جزئي قدره 154، والصيغة C 12 H 24 - 168، وC 13 H 26 - 182. تتوافق الصيغة C 12 H 24 بشكل وثيق مع القيمة المرصودة، وبالتالي يجب أن تعبر عن حجم جسيم الهيدروكربون CH 2 الخاص بنا.
ملحوظات
روابط
- // القاموس الموسوعي لبروكهاوس وإيفرون: في 86 مجلدًا (82 مجلدًا و4 مجلدات إضافية). - سان بطرسبرج. ، 1890-1907.
مؤسسة ويكيميديا. 2010.
انظر ما هو "قانون أفوجادرو" في القواميس الأخرى:
قانون أفوجادرو- الحجوم المتساوية من أي غازات مثالية تحت نفس الظروف (درجة الحرارة، الضغط) تحتوي على نفس العدد من الجزيئات (الجزيئات، الذرات). الصيغة المكافئة: عند نفس الضغط ودرجة الحرارة، نفس الكميات من المواد المختلفة ... ... موسوعة البوليتكنيك الكبيرة
قانون أفوجادرو- - القانون الذي بموجبه تحتوي الحجوم المتساوية من الغازات المثالية عند نفس درجة الحرارة والضغط على نفس العدد من الجزيئات. قاموس الكيمياء التحليلية... المصطلحات الكيميائية
قانون أفوجادرو- Avogadro dėnis Statusas T sritis Standartizacija ir Metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. فخر. priedas(ai) تنسيقات الرسومات المميزة: engl. فرضية أفوجادرو؛ قانون أفوجادرو؛ مبدأ أفوجادرو vok. أفوجادروش ريجيل، و؛… ... Penkiakalbis aiškinamasis Metrologijos terminų žodynas
قانون أفوجادرو- Avogadro dėsnis Statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. فرضية أفوجادرو؛ قانون أفوجادرو vok. أفوجادروش ريجيل، و؛ أفوجادروستش جيسيتز، ن؛ ساتز ديس أفوجادرو، م روس. قانون أفوجادرو، م برانك. فرضية أفوجادرو، و؛ loi d'Avogadro، f ... Fizikos terminų žodynas
قانون أفوجادرو- Avogadro dėnis Statusas T sritis Energetika apibrėžtis Apibrėžtį žr. فخر. priedas(ai) تنسيقات MS Word: engl. قانون أفوجادرو vok. Avogadrosches Gesetz، n rus. قانون أفوجادرو، م برانك. لوي دافوجادرو ، ف ... أيشكيناماسيس شيلومينس وتقنيات العلامات التجارية تنتهي بالموت
انظر الكيمياء والغازات. Z. خلود المادة، أو الحفاظ على كتلة المادة، انظر المادة، لافوازييه، الكيمياء. Z. هنري دالتون، راجع الحلول. Z. Gibs Le Chatelier، انظر عكس التفاعلات الكيميائية. Z. (السعات الحرارية) لدولونج وبيتي، انظر الحرارة والكيمياء. ز.... ... القاموس الموسوعي ف. بروكهاوس وآي. إيفرون
علاقة ضرورية وجوهرية ومستقرة ومتكررة بين الظواهر. 3. يعبر عن العلاقة بين الأشياء، والعناصر المكونة لكائن معين، وبين خصائص الأشياء، وكذلك بين الخصائص داخل الشيء. هناك 3.… … الموسوعة الفلسفية
قانون أفوجادرو- (أفوجادرو)، بناءً على الفرضية التي عبر عنها الفيزيائي الإيطالي أفوجادرو عام 1811، والتي تنص على أنه "في ظل نفس ظروف درجة الحرارة والضغط، تحتوي الحجوم المتساوية من جميع الغازات على نفس العدد من الجزيئات". من هذه الفرضية...... الموسوعة الطبية الكبرى
- (أفوجادرو) أميديو، كونت دي كواريجنا (1776 ـ 1856)، فيزيائي وكيميائي إيطالي. وفي عام 1811، طرح فرضية (تُعرف الآن باسم قانون أفوجادرو) مفادها أن الحجوم المتساوية من الغازات عند نفس الضغط ونفس درجة الحرارة تحتوي على نفس العدد... ... القاموس الموسوعي العلمي والتقني
- (أفوجادرو) أميديو (1776 ـ 1856)، عالم فيزياء وكيميائي إيطالي. مؤسس النظرية الجزيئية لبنية المادة (1811). وضع أحد قوانين الغازات (1811؛ قانون أفوجادرو) والذي بموجبه توجد أحجام متساوية من الغازات المثالية في نفس ... ... الموسوعة الحديثة
1. الكيمياء جزء من العلوم الطبيعية. العمليات الكيميائية. أنواع المركبات الكيميائية. التسميات الكيميائية. تسمية الأملاح المتوسطة والحمضية والقاعدية.
الكيمياء جزء من العلوم الطبيعية.
الكيمياء هي علم المواد. يدرس المواد وتحولاتها التي يصاحبها تغيرات في البنية الداخلية للمادة والتركيب الإلكتروني للذرات المتفاعلة، ولكنها لا تؤثر على تركيب وبنية النوى.
هناك حوالي 7,000,000 مركب كيميائي معروف، منها 400,000 مركب غير عضوي.
الكيمياء هي واحدة من التخصصات الأساسية. إنها جزء من العلوم الطبيعية، العلوم الطبيعية. ويرتبط بالعديد من العلوم الأخرى، مثل الفيزياء والطب والأحياء والبيئة وغيرها.
العمليات الكيميائية.
أنواع المركبات الكيميائية.
التسميات الكيميائية.
حاليًا، يتم استخدام تسميات تافهة وعقلانية لتسمية العناصر الكيميائية، ويتم تقسيم الأخيرة إلى روسية وشبه منهجية (دولية) ومنهجية.
في تافهتستخدم التسمية الأسماء الصحيحة المحددة تاريخيًا للمواد الكيميائية. أنها لا تعكس تكوين المركبات الكيميائية. غالبًا ما يكون استخدام مثل هذه الأسماء بمثابة تكريم للتقاليد. مثال: CaO – الجير الحي، N2O – غاز الضحك.
في إطار التسميات الروسية، تستخدم جذور الأسماء الروسية لتسمية المركبات الكيميائية، وفي التسميات شبه النظامية تستخدم الجذور اللاتينية. تبدأ قراءة صيغ المركبات الكيميائية من اليمين إلى اليسار. تعكس كل من التسميات الروسية وشبه النظامية بشكل كامل تركيبة المركبات الكيميائية. مثال: CaO – أكسيد الكالسيوم (أكسيد الكالسيوم)، N2O – نصف أكسيد النيتروجين (أكسيد النيتريك I).
ومن أجل توحيد وتبسيط تكوين الأسماء، اقترح الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية نظامًا مختلفًا لتكوين المركبات الكيميائية. ووفقا لهذه القواعد، ينبغي تسمية هذه المواد من اليسار إلى اليمين. مثال: CaO – أكسيد الكالسيوم، N2O – أكسيد النيتروجين.
حاليًا، الأكثر شيوعًا في الاستخدام هي التسميات الروسية وشبه النظامية.
تسمية الأملاح المتوسطة والحمضية والقاعدية.
بناءً على تركيبها الكيميائي، تنقسم الأملاح إلى أملاح متوسطة، وحمضية، وأملاح قاعدية. هناك أيضًا أملاح مزدوجة ومختلطة ومعقدة. معظم الأملاح، بغض النظر عن قابليتها للذوبان في الماء، هي إلكتروليتات قوية.
أملاح عادية.
2. قانون أفوجادرو وعواقبه.
قانون أفوجادرو.
طرح أماديو أفوجادرو فرضية في عام 1811، والتي تم تأكيدها لاحقًا من خلال البيانات التجريبية وبالتالي أصبحت تُعرف باسم قانون أفوجادرو:
تحتوي الحجوم المتساوية من الغازات المختلفة تحت نفس الظروف (درجة الحرارة والضغط) على نفس العدد من الجزيئات.
اقترح أفوجادرو أن جزيئات الغازات البسيطة تتكون من ذرتين متطابقتين. وهكذا، عندما يتحد الهيدروجين مع الكلور، تتحلل جزيئاتهما إلى ذرات تشكل جزيئات كلوريد الهيدروجين. من جزيء كلور واحد وجزيء هيدروجين واحد يتكون جزيئين من كلوريد الهيدروجين.
عواقب قانون أفوجادرو.
الكميات المتساوية من المواد الغازية تحت نفس الظروف (الضغط ودرجة الحرارة) تشغل أحجاما متساوية.على وجه الخصوص: في الظروف العادية، يشغل 1 مول من أي غاز حجمًا يساوي 22.4 لترًا. ويسمى هذا الحجم الحجم المولي للغاز. الظروف الطبيعية: 273 كيلو، 760 ملم زئبق. فن. أو 1.01*10^5Pa.
يشار إلى كثافات أي مواد غازية تحت نفس الظروف (T، P) بكتلتها المولية (المولية).
نسبة الكثافة - الكثافة النسبية لغاز إلى آخر ( دrel.)، فإن نسبة الكتل المولية متساوية أيضًا دrel.
إذا تم تحديد الكثافة النسبية للغاز بواسطة الهيدروجين أو الهواء، فستكون القيمة μ=2Dн وμ=29Dair. حيث 29 هي الكتلة المولية للهواء.
إذا كان الغاز في ظروف حقيقية، فسيتم حساب حجمه باستخدام صيغة Mendeleev-Clapeyron:
P*V=(m/μ)*R*T، حيث R=8.31 J/mol*K
مخاليط الغاز.
إذا لم يكن هناك تفاعل في خليط الغاز، فإن كل غاز في الخليط له خصائصه الفردية ويخضع للقوانين التي تمت مناقشتها سابقًا.
يمكن التعبير عن تركيبة مخاليط الغاز: الكتلة والحجم والكسور المولية.
الكسر الكتلي للغاز هو نسبة كتلة الغاز إلى كتلة خليط الغاز بأكمله.
الكسر الحجمي للغاز هو نسبة حجم الغاز إلى حجم الخليط بأكمله.
الكسر المولي للغاز هو نسبة عدد مولات الغاز إلى عدد مولات الخليط.
ومن نتائج قانون أفوجادرو: الكسر الحجمي = الكسر المولي.
يتم تلخيص الخصائص الرئيسية لخليط الغاز من خصائص مكوناته. وبالتالي فإن الضغط الكلي لخليط الغاز يساوي مجموع الضغوط الجزئية للغاز.
3. قانون المعادلين. مقابل. كتلة مكافئة وحجم مكافئ. الكتل المكافئة للمركبات المعقدة.
مقابل.
مكافئ المادة (العنصر) E هو الكمية التي تتفاعل مع مول واحد من ذرات الهيدروجين أو بشكل عام مع مكافئ واحد لأي مادة (عنصر) أخرى. على سبيل المثال، لنجد معادلات بعض المواد: حمض الهيدروكلوريك - 1 مول، H2O. يتحد مول واحد من الهيدروجين مع 1 مول من ذرات الكلور ونصف الأكسجين، وبالتالي يكون المكافئان 1 و½ على التوالي.
كتلة مكافئة وحجم مكافئ.
الكتلة المكافئة (Em) هي كتلة مكافئ واحد للمادة (العنصر).
الكتل المكافئة للعناصر المذكورة سابقًا تساوي Em(Cl) = 35.3 جم/مول، Em(O) = 8 جم/مول.
يمكن تحديد الكتلة المكافئة لأي عنصر بالصيغة: Em = μ/CO، حيث CO هي القيمة المطلقة لحالة الأكسدة في المركبات. وبما أن معظم العناصر لها حالة أكسدة متغيرة، فإن قيم مكافئاتها في المركبات المختلفة تختلف. على سبيل المثال، دعونا نجد
إذا كانت المسألة تحدد أحجام الغازات، فمن الملائم أكثر استخدام مفهوم الحجم المكافئ، المحسوب باستخدام قانون أفوجادرو. الحجم المكافئ هو الحجم المشغول عند مستوى الأرض. معادل واحد للمادة. إذن 1 مول من الهيدروجين، أي. 2 جرام. يحتل حجم 22.4 لترًا أي 1 جرام. (أي كتلة مكافئة واحدة) ستشغل 11.2 لترًا. وبالمثل، يمكنك العثور على الحجم المكافئ للأكسجين وهو 5.6 لتر.
قانون المعادلات.
تتناسب كتل المواد المتفاعلة، وكذلك منتجات التفاعل، مع كتلها المكافئة. م1/م2=إم1/إم2
للتفاعل الكيميائي:
νаА+νвВ=νсС+νдД صالحة nEm(A)=nEm(B)=nEm(C)=nEm(D)
حيث nEm هو عدد الكتل المكافئة ولذلك، إذا كان عدد الكتل المكافئة لإحدى المواد معروفاً، فلا داعي لحساب عدد Em للمواد المتبقية. ومن الواضح أن عدد الكتل المكافئة يساوي نسبة كتلة المادة إلى الكتلة المكافئة.
يتم كتابة قانون المعادلات للأحجام المكافئة على النحو التالي:
الكتل المكافئة للمركبات المعقدة.
بناءً على قانون الكتل المتساوية، فإن الصيغ التالية لحساب Em صالحة:
Em(أكسيد)=μ(أكسيد)/∑COel-ta، حيث ∑COel-ta هي حالة الأكسدة الكلية لأحد العناصر (وهي تساوي حاصل ضرب حالة أكسدة العنصر بعدد ذرات هذا العنصر)
Em(الأملاح)=μ(الأملاح)/∑z، حيث ∑z هي الشحنة الإجمالية للأيون (الكاتيون أو الأنيون).
Em(الأحماض)=μ(الأحماض)/nh(الرقم الأساسي H)
Em(base)=μ(base)/non(حموضة القاعدة – رقم OH)
H3PO4+2KOH=K2HPO4+2H2O
3Ca(OH)2+H3PO4=(CaOH)3PO4+3H2O
Al2(SO4)3+6KOH=2Al(OH)3+3K2SO4
4. مبدأان لميكانيكا الكم: ازدواجية الموجة والجسيم ومبدأ عدم اليقين.
الإلكترون هو كائن من العالم الصغير وفي سلوكه يطيع قوانين خاصة لا تشبه قوانين العالم الكبير. لا يتم وصف حركة الأشياء في العالم الصغير من خلال قوانين ميكانيكا نيوتن، ولكن من خلال قوانين ميكانيكا الكم. تعتمد ميكانيكا الكم على مبدأين أساسيين.
مبدأ ازدواجية الموجة والجسيم.
وفقًا لهذا المبدأ، يمكن وصف سلوك كائنات العالم الصغير على أنه حركة جسيم (جسيم) وكعملية موجية. من المستحيل جسديًا تخيل ذلك. رياضيا، يتم وصف ذلك من خلال معادلة دي برولي:
क=(h*ν)/m*υ، حيث ν هو الطول الموجي المقابل لإلكترون كتلته m ويتحرك بسرعة υ.
مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ.
بالنسبة للإلكترون، ليس من الممكن تحديد الإحداثي x والزخم بأي دقة (px=m*Vx، حيث Vx هي سرعة الإلكترون في اتجاه الإحداثي x)
عدم اليقين (الأخطاء) في معرفتنا بالكميات x و px. لا يسعنا إلا أن نتحدث عن الموقع الاحتمالي للإلكترون في هذا المكان. كلما قمنا بتعريف x بدقة أكبر، أصبحت قيمة px غير مؤكدة بالنسبة لنا.
يشكل هذان المبدأان الطبيعة الاحتمالية الإحصائية لميكانيكا الكم.
6. تسلسل حالات الامتلاء في ذرات العناصر المختلفة بالإلكترونات (حالات طاقة الإلكترونات في ذرات متعددة الإلكترونات). الصيغ الإلكترونية للذرات المتعددة الإلكترونات باستخدام مثال عناصر الفترتين 2 و 3. مبدأ باولي. حكم هوند. الصيغ الإلكترونية للعناصر الموجودة في الأرض والحالات المثارة باستخدام مثال ذرات النيتروجين والكربون والكبريت.
تسلسل حالات الامتلاء في ذرات العناصر المختلفة بالإلكترونات (حالات الطاقة للإلكترونات في ذرات متعددة الإلكترونات).
وفقًا لمبدأ الحد الأدنى من الطاقة، فإن الحالة الأكثر دقة للذرة هي الحالة التي يتم فيها وضع الإلكترونات في مدارات ذات طاقة أقل. تسمى حالة الذرة التي تتميز بالحد الأدنى لقيمة طاقة الإلكترون بالأرض (غير متحمس).
يتم تحديد ترتيب ملء المدارات بقوة:
1).مبدأ الحد الأدنى من الطاقة
2). مبدأ باولي
3). حكم هوند
مبدأ الطاقة الأقل
وهكذا فإن ظهور إلكترون ثانٍ في ذرة الهيليوم يؤدي إلى حقيقة أن تأثير تفاعل الإلكترون مع النواة الموجبة يتأثر أيضًا بقوة التنافر بين الإلكترونات. ومع زيادة نمو الإلكترونات، تمنع الإلكترونات الداخلية أو الأساسية تفاعل الإلكترونات الخارجية مع النواة. أي أن الإلكترونات الداخلية تحجب الإلكترونات الخارجية، ولهذه الأسباب، تمتلك ذرات الإلكترونات المتعددة مستويات فرعية مختلفة مع قيم طاقة مختلفة. يتم تحديد ترتيب تناوب المستويات الفرعية من خلال قاعدتين كليتشكوفسكي:
1).تتوافق الطاقة المنخفضة مع مستوى فرعي بقيمة أقل للمجموع n+l
2).بالنسبة لنفس القيم الإجمالية، تتوافق الطاقة الأقل مع مستوى فرعي بقيمة m أقل
طاولة. المستوى الفرعي 4s أقل في الطاقة من المستوى الفرعي 3d، لأنه إلكترونات s أقل حماية من إلكترونات d، لأن يمكن أن تخترق أقرب إلى القلب.
مبدأ باولي
لا يمكن للذرة أن تحتوي على إلكترونين لهما نفس مجموعة الأعداد الكمومية. وبالتالي، لا يمكن أن يحتوي المدار الواحد على أكثر من إلكترونين، مع دوران مختلف.
حكم هوند
يتم ملء المستوى الفرعي بطريقة تجعل إجمالي دورانه يصل إلى الحد الأقصى. أي أنه ضمن المستوى الفرعي، يتم ملء الحد الأقصى لعدد الخلايا الكمومية أولاً.
7. طبيعة التغير في الخواص الكيميائية للعناصر مع زيادة أعدادها الذرية.س-, ص-, د-, F- عناصر. العلاقة بين التكوين الإلكتروني لذرات العناصر وموقعها في الجدول الدوري.
طبيعة التغيرات في الخواص الكيميائية للعناصر مع زيادة أعدادها الذرية.
ومع زيادة العدد الترتيبي في الفترات، تزداد الخواص غير المعدنية (الحمضية) من اليسار إلى اليمين. تزداد الخواص المعدنية (الخصائص الأساسية) في المجموعات. وهذا يؤدي إلى حقيقة أنه بالقرب من القطر المرسوم من الزاوية اليسرى العليا إلى الزاوية اليمنى السفلية، تشكل العناصر مركبات ذات طبيعة مذبذبة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن التغير الدوري في خصائص العناصر ذات العدد الذري المتزايد يمكن تفسيره بالتغير الدوري في بنية الذرات، أي عدد الإلكترونات عند مستويات الطاقة الخارجية.
س -, ص -, د -, F - عناصر. العلاقة بين التكوين الإلكتروني لذرات العناصر وموقعها في الجدول الدوري.
تتوافق بداية كل فترة مع بداية تطور مستوى طاقة جديد. يحدد رقم الفترة رقم المستوى الخارجي. وهي مبنية على عناصر المجموعات الفرعية الرئيسية. أولئك. عناصر s و p. بالنسبة للعناصر d، يتم ملء المستوى الأول من الخارج. و- الثاني هو في الخارج. أولئك. فالمستويات الخارجية والمبنية لا تتطابق دائمًا. نظرًا لأن العناصر d قد امتلأت بالمستوى الخارجي الأول، ويتم تحديد الخواص الكيميائية بشكل أساسي من خلال بنية مستوى الطاقة الخارجي، فإن الخواص الكيميائية لهذه العناصر متشابهة مع بعضها البعض (على سبيل المثال، جميعها معادن). ليس لديهم تغيير حاد في الخصائص عند الانتقال من عنصر إلى عنصر. مثل، على سبيل المثال، عناصر s و p. خصائص العناصر f (اللانثانيدات والأكتينيدات) هي أكثر تشابها، لأنها تملأ مستويات فرعية أعمق.
10. التكافؤ في طريقة رابطة التكافؤ. إمكانيات التكافؤ لذرات عناصر الدورة الثانية في الأرض والحالات المثارة. قارن احتمالات التكافؤ (التساهمية) سوعن،FوCl
التساهمية في طريقة رابطة التكافؤ.
توفر كل ذرة واحدًا من زوج الإلكترونات. ويسمى العدد الإجمالي لأزواج الإلكترونات التي تشكلها مع ذرات العناصر الأخرى بالتساهمية.
إمكانيات التكافؤ لذرات عناصر الدورة الثانية في الأرض والحالات المثارة.
قارن احتمالات التكافؤ (التساهمية) س وعن، F و Cl في إطار طريقة رابطة التكافؤ.
توقع نتائج الدراسة، والتنبؤ بالنمط، والشعور بالأصول المشتركة - كل هذا يمثل إبداع عدد كبير من المجربين والعلماء. في أغلب الأحيان، تنطبق التوقعات فقط على مجال عمل الباحث. وقليل من الناس لديهم الشجاعة للانخراط في التنبؤ على المدى الطويل، قبل وقتهم بشكل كبير. كان لدى الإيطالي أميديو أفوجادرو ما يكفي من الشجاعة. ولهذا السبب أصبح هذا العالم معروفًا الآن في جميع أنحاء العالم. ولا يزال قانون أفوجادرو مستخدمًا من قبل جميع الكيميائيين والفيزيائيين على هذا الكوكب. وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عنه وعن مؤلفه.
الطفولة والدراسة
ولد أميديو أفوجادرو في تورينو عام 1776. عمل والده فيليب كاتبًا في الدائرة القضائية. في المجموع كان هناك ثمانية أطفال في الأسرة. خدم جميع أسلاف أميديو كمحامين في الكنيسة الكاثوليكية. كما أن الشاب لم يخرج عن التقاليد واتجه إلى الفقه. بحلول سن العشرين، كان قد حصل بالفعل على درجة الدكتوراه.
مع مرور الوقت، توقفت الممارسة القانونية عن الاهتمام بأميديو. تكمن اهتمامات الشاب في مجال مختلف. حتى في شبابه التحق بمدرسة الفيزياء التجريبية والهندسة. عندها استيقظ حب العلم في عالم المستقبل. بسبب الفجوات في المعرفة، بدأ أفوجادرو في التعليم الذاتي. في سن 25، كرس أميديو كل وقت فراغه لدراسة الرياضيات والفيزياء.
النشاط العلمي
في المرحلة الأولى، تم تخصيص النشاط العلمي لأميديو لدراسة الظواهر الكهربائية. واشتد اهتمام أفوجادرو بعد أن اكتشف فولت مصدر التيار الكهربائي في عام 1800. ولم تكن المناقشات التي دارت بين فولتا وجالفاني حول طبيعة الكهرباء أقل إثارة للاهتمام بالنسبة للعالم الشاب. وبشكل عام، في ذلك الوقت كان هذا المجال متقدما في العلوم.
في عامي 1803 و1804، قدم أفوجادرو مع شقيقه فيليس عملين لعلماء أكاديمية تورينو، يكشفان عن نظريات الظواهر الكهروكيميائية والكهربائية. وفي عام 1804، أصبح أميديو عضوًا مناظرًا في هذه الأكاديمية.
في عام 1806، حصل أفوجادرو على وظيفة مدرس في مدرسة تورينو الثانوية. وبعد ثلاث سنوات، انتقل العالم إلى Vercelli Lyceum، حيث قام بتدريس الرياضيات والفيزياء لمدة عشر سنوات. خلال تلك الفترة، قرأ أميديو الكثير من المؤلفات العلمية، واستخرج مقتطفات مفيدة من الكتب. قادهم حتى نهاية حياتهم. تم تجميع ما يصل إلى 75 مجلدًا يتكون كل منها من 700 صفحة. يتحدث محتوى هذه الكتب عن تنوع اهتمامات العالم والعمل الضخم الذي قام به.
الحياة الشخصية
رتب أميديو الحياة الأسرية في وقت متأخر جدًا، عندما كان عمره قد تجاوز بالفعل العقد الثالث من عمره. أثناء عمله في فرشيلي، التقى بآنا دي جوزيبي، التي كانت أصغر سنًا بكثير من العالم. أنتج هذا الزواج ثمانية أطفال. ولم يتبع أي منهم خطى والده.
قانون أفوجادرو وعواقبه
في عام 1808، صاغ جاي لوساك (بالتعاون مع هومبولت) مبدأ العلاقات الحجمية. وينص هذا القانون على أنه يمكن التعبير عن العلاقة بين أحجام الغازات المتفاعلة بأرقام بسيطة. على سبيل المثال، حجم واحد من الكلور، مع حجم واحد من الهيدروجين، يعطي حجمين من كلوريد الهيدروجين، وما إلى ذلك. لكن هذا القانون لم يعطي أي شيء، لأنه أولا، لم يكن هناك فرق محدد بين مفاهيم الجسيم والجزيء والذرة، وثانيا، كان لدى العلماء آراء مختلفة حول تكوين جزيئات الغازات المختلفة.
في عام 1811، بدأ أميديو تحليلًا شاملاً لنتائج بحث جاي لوساك. ونتيجة لذلك، أدرك أفوجادرو أن قانون العلاقات الحجمية يسمح لنا بفهم بنية جزيء الغاز. وكانت الفرضية التي صاغها هي: "عدد جزيئات أي غاز في نفس الحجم هو نفسه دائمًا".
اكتشاف القانون
لمدة ثلاث سنوات كاملة، استمر العالم في التجربة. ونتيجة لذلك، ظهر قانون أفوجادرو، والذي يبدو كالتالي: "الأحجام المتساوية من المواد الغازية عند نفس درجة الحرارة والضغط تحتوي على نفس العدد من الجزيئات. ويمكن تحديد قياس كتلة الجزيئات من كثافة الغازات المختلفة. على سبيل المثال، إذا كان 1 لتر من الأكسجين يحتوي على نفس عدد الجزيئات الموجودة في 1 لتر من الهيدروجين، فإن نسبة كثافات هذه الغازات تساوي نسبة كتلة الجزيئات. وأشار العالم أيضًا إلى أن الجزيئات الموجودة في الغازات لا تتكون دائمًا من ذرات واحدة. وجود ذرات مختلفة ومتطابقة أمر مقبول.
ولسوء الحظ، في زمن أفوجادرو، لم يكن من الممكن إثبات هذا القانون نظريًا. لكنها جعلت من الممكن تحديد تركيبة جزيئات الغاز في التجارب وتحديد كتلتها. دعونا نتبع منطق هذا المنطق. خلال التجربة، تبين أن بخار الماء من الغاز، وكذلك أحجام الهيدروجين والأكسجين، هي بنسبة 2:1:2. ويمكن استخلاص استنتاجات مختلفة من هذه الحقيقة. أولاً: يتكون جزيء الماء من ثلاث ذرات، ويتكون جزيء الهيدروجين والأكسجين من اثنتين. الاستنتاج الثاني مناسب تمامًا أيضًا: جزيئات الماء والأكسجين ثنائية الذرة، وجزيئات الهيدروجين أحادية الذرة.
معارضو الفرضية
كان لقانون أفوجادرو العديد من المعارضين. ويرجع ذلك جزئيًا إلى حقيقة أنه في تلك الأيام لم يكن هناك تسجيل بسيط وواضح للمعادلات والصيغ الخاصة بالتفاعلات الكيميائية. وكان المنتقد الرئيسي ينس بيرسيليوس، وهو كيميائي سويدي يتمتع بسلطة لا جدال فيها. كان يعتقد أن جميع الذرات لها شحنات كهربائية، وأن الجزيئات نفسها تتكون من ذرات ذات شحنات متضادة تجذب بعضها البعض. وبالتالي فإن ذرات الهيدروجين لها شحنة موجبة، وذرات الأكسجين لها شحنة سالبة. ومن وجهة النظر هذه، فإن جزيء الأكسجين الذي يتكون من ذرتين مشحونتين بالتساوي غير موجود. لكن إذا كانت جزيئات الأكسجين لا تزال أحادية الذرة، ففي تفاعل النيتروجين مع الأكسجين يجب أن تكون نسبة الحجم 1:1:1. هذا البيان يتناقض مع التجربة حيث تم الحصول على 2 لتر من أكسيد النيتريك من 1 لتر من الأكسجين و 1 لتر من النيتروجين. ولهذا السبب رفض بيرزيليوس وغيره من الكيميائيين قانون أفوجادرو. بعد كل شيء، فإنه لا يتوافق تماما مع البيانات التجريبية.
إحياء القانون
حتى ستينيات القرن التاسع عشر، لوحظ التعسف في الكيمياء. علاوة على ذلك، فقد امتد إلى تقييم الكتل الجزيئية ووصف التفاعلات الكيميائية. كان هناك عمومًا العديد من المفاهيم الخاطئة حول التركيب الذري للمواد المعقدة. حتى أن بعض العلماء خططوا للتخلي عن النظرية الجزيئية. وفقط في عام 1858، وجد كيميائي من إيطاليا يُدعى كانيزارو إشارة إلى قانون أفوجادرو والعواقب المترتبة عليه في مراسلات برتوليت وأمبير. أدى هذا إلى تنظيم الصورة المربكة للكيمياء في ذلك الوقت. وبعد ذلك بعامين، تحدث كانيزارو عن قانون أفوجادرو في كارلسروه في المؤتمر الدولي للكيمياء. لقد ترك تقريره انطباعًا لا يمحى على العلماء. وقال أحدهم إنه كأنه رأى النور، اختفت كل الشكوك، وفي المقابل كان هناك شعور بالثقة.
بعد التعرف على قانون أفوجادرو، لم يتمكن العلماء من تحديد تركيب جزيئات الغاز فحسب، بل تمكنوا أيضًا من حساب الكتل الذرية والجزيئية. ساعدت هذه المعرفة في حساب نسب كتلة الكواشف في التفاعلات الكيميائية المختلفة. وكانت مريحة للغاية. ومن خلال قياس الكتلة بالجرام، تمكن الباحثون من التعامل مع الجزيئات.
خاتمة
لقد مر وقت طويل منذ اكتشاف قانون أفوجادرو، لكن لم ينس أحد مؤسس النظرية الجزيئية. كان منطق العالم لا تشوبه شائبة، وهو ما أكدته فيما بعد حسابات ج. ماكسويل المبنية على النظرية الحركية للغازات، ومن ثم الدراسات التجريبية (الحركة البراونية). كما تم تحديد عدد الجزيئات الموجودة في المول الواحد من كل غاز. هذا الثابت، 6.022.1023، كان يسمى رقم أفوجادرو، وهو ما يخلد اسم أميديو الثاقب.
