2. กฎของ Avogadro และผลที่ตามมา

กฎของอาโวกาโดร

Amadeo Avogadro ตั้งสมมติฐานในปี 1811 ซึ่งต่อมาได้รับการยืนยันจากข้อมูลการทดลอง จึงกลายเป็นที่รู้จักในชื่อ กฎของ Avogadro:

ก๊าซต่าง ๆ ที่มีปริมาตรเท่ากันภายใต้สภาวะเดียวกัน (อุณหภูมิและความดัน) จะมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน

อาโวกาโดรเสนอว่าโมเลกุลของก๊าซเชิงเดี่ยวประกอบด้วยอะตอมที่เหมือนกันสองอะตอม ดังนั้นเมื่อไฮโดรเจนรวมตัวกับคลอรีน โมเลกุลของพวกมันจึงแตกตัวเป็นอะตอมที่ก่อตัวเป็นโมเลกุลของไฮโดรเจนคลอไรด์ จากโมเลกุลคลอรีนหนึ่งโมเลกุลและไฮโดรเจนหนึ่งโมเลกุลจะเกิดไฮโดรเจนคลอไรด์สองโมเลกุลขึ้น

ผลที่ตามมาของกฎของอาโวกาโดร

สารก๊าซในปริมาณที่เท่ากันภายใต้สภาวะเดียวกัน (ความดันและอุณหภูมิ) จะมีปริมาตรเท่ากันโดยเฉพาะอย่างยิ่ง: ภายใต้สภาวะปกติ ก๊าซใดๆ 1 โมลจะมีปริมาตรเท่ากับ 22.4 ลิตร ปริมาตรนี้เรียกว่าปริมาตรโมลของก๊าซ สภาวะปกติ: 273K, 760mmHg ศิลปะ. หรือ 1.01*10^5Pa

ความหนาแน่นของสารก๊าซใดๆ ภายใต้สภาวะเดียวกัน (T, P) เรียกว่ามวลโมลาร์ (โมลาร์)

อัตราส่วนความหนาแน่น - ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซหนึ่งต่อก๊าซอื่น ( ดีญาติ) ดังนั้นอัตราส่วนของมวลฟันกรามก็เท่ากันเช่นกัน ดีญาติ

หากความหนาแน่นสัมพัทธ์ของก๊าซถูกกำหนดโดยไฮโดรเจนหรืออากาศ ค่าจะเป็น μ=2Dн และ μ=29Dอากาศ โดยที่ 29 คือมวลโมลของอากาศ

หากก๊าซอยู่ในสภาพจริง ปริมาตรของก๊าซจะคำนวณโดยใช้สูตร Mendeleev-Clapeyron:

P*V=(m/μ)*R*T โดยที่ R=8.31 ​​​​J/mol*K

ส่วนผสมของแก๊ส

หากไม่มีปฏิกิริยาระหว่างก๊าซผสม ก๊าซแต่ละชนิดในส่วนผสมจะมีคุณสมบัติเป็นของตัวเองและปฏิบัติตามกฎหมายที่กล่าวถึงข้างต้น

องค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซสามารถแสดงได้: มวล, ปริมาตร, เศษส่วนของโมล

เศษส่วนมวลของก๊าซคืออัตราส่วนของมวลของก๊าซต่อมวลของส่วนผสมของก๊าซทั้งหมด

เศษส่วนปริมาตรของก๊าซคืออัตราส่วนของปริมาตรของก๊าซต่อปริมาตรของส่วนผสมทั้งหมด

เศษส่วนโมลของก๊าซคืออัตราส่วนของจำนวนโมลของก๊าซต่อจำนวนโมลของส่วนผสม

ผลที่ตามมาประการหนึ่งของกฎของอาโวกาโดร: เศษส่วนปริมาตร = เศษส่วนโมล

ลักษณะสำคัญของส่วนผสมก๊าซสรุปได้จากลักษณะของส่วนประกอบต่างๆ ดังนั้นความดันรวมของส่วนผสมของแก๊สจึงเท่ากับผลรวมของความดันย่อยของแก๊ส

3. กฎแห่งการเทียบเท่า เทียบเท่า. มวลเท่ากันและปริมาตรเท่ากัน มวลที่เท่ากันของสารประกอบเชิงซ้อน

เทียบเท่า.

ค่าที่เทียบเท่ากันของสาร (ธาตุ) E คือปริมาณของสารที่มีปฏิกิริยากับอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งโมล หรือโดยทั่วไปกับสาร (ธาตุอื่น ๆ ) ที่เทียบเท่ากันหนึ่งโมล ตัวอย่างเช่น ลองหาค่าที่เทียบเท่ากับสารบางชนิด: HCl - 1 โมล, H2O ไฮโดรเจน 1 โมลรวมกับคลอรีน 1 โมลและออกซิเจน 1 โมล ดังนั้นค่าที่เท่ากันคือ 1 และ 1/2 ตามลำดับ

มวลเท่ากันและปริมาตรเท่ากัน

มวลสมมูล (Em) คือมวลของสาร (ธาตุ) หนึ่งชนิดที่เทียบเท่ากัน

มวลที่เท่ากันขององค์ประกอบที่พิจารณาก่อนหน้านี้จะเท่ากับ Em(Cl) = 35.3 กรัม/โมล, Em(O) = 8 กรัม/โมล

สูตรสามารถกำหนดมวลที่เท่ากันของธาตุใดๆ ได้: Em = μ/CO โดยที่ CO คือค่าสัมบูรณ์ของสถานะออกซิเดชันในสารประกอบ เนื่องจากองค์ประกอบส่วนใหญ่มีสถานะออกซิเดชันที่แปรผัน ค่าเทียบเท่าในสารประกอบต่าง ๆ จึงแตกต่างกัน เช่น เรามาค้นหากัน

หากปัญหาระบุปริมาตรของก๊าซ จะสะดวกกว่าที่จะใช้แนวคิดเรื่องปริมาตรที่เท่ากันซึ่งคำนวณโดยใช้กฎของอาโวกาโดร ปริมาตรที่เท่ากันคือปริมาตรที่ครอบครองที่ระดับพื้นดิน สารหนึ่งที่เทียบเท่ากัน ไฮโดรเจน 1 โมล เช่น 2ก. ครอบคลุมปริมาตร 22.4 ลิตร จึงเท่ากับ 1 กรัม (เช่น หนึ่งมวลเท่ากัน) จะมีปริมาตร 11.2 ลิตร ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถหาปริมาตรออกซิเจนที่เท่ากันได้ ซึ่งก็คือ 5.6 ลิตร

กฎแห่งการเทียบเท่า

มวลของสารที่ทำปฏิกิริยาตลอดจนผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยานั้นแปรผันตามมวลที่เท่ากัน m1/m2=เอ็ม1/เอ็ม2

สำหรับปฏิกิริยาเคมี:

νаА+νвВ=νсС+νдД ถูกต้อง nEm(A)=nEm(B)=nEm(C)=nEm(D)

โดยที่ nEm คือจำนวนมวลที่เท่ากัน ดังนั้น หากทราบจำนวนมวลที่เท่ากันของสารตัวใดตัวหนึ่ง ก็ไม่จำเป็นต้องคำนวณค่า Em ของสารที่เหลืออยู่ แน่นอนว่าจำนวนมวลที่เท่ากันจะเท่ากับอัตราส่วนของมวลของสสารต่อมวลที่เท่ากัน

กฎการเทียบเท่าสำหรับปริมาตรที่เท่ากันเขียนได้ดังนี้:

มวลที่เท่ากันของสารประกอบเชิงซ้อน

ตามกฎของมวลเท่ากัน สูตรคำนวณ Em ต่อไปนี้ใช้ได้:

Em(ออกไซด์)=μ(ออกไซด์)/∑COel-ta โดยที่ ∑COel-ta คือสถานะออกซิเดชันรวมของหนึ่งในองค์ประกอบ (ซึ่งเท่ากับผลคูณของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบด้วยจำนวนอะตอมของ องค์ประกอบนี้)

Em(เกลือ)=μ(เกลือ)/∑z โดยที่ ∑z คือประจุทั้งหมดของไอออน (แคตไอออนหรือแอนไอออน)

Em(กรด)=μ(กรด)/nh(ความเป็นเบส-หมายเลข H)

Em(เบส)=μ(เบส)/ไม่ใช่(ความเป็นกรดของเบส – เลข OH)

H3PO4+2KOH=K2HPO4+2H2O

3Ca(OH)2+H3PO4=(CaOH)3PO4+3H2O

Al2(SO4)3+6KOH=2Al(OH)3+3K2SO4

4. หลักการสองประการของกลศาสตร์ควอนตัม: ความเป็นคู่ของคลื่น-อนุภาค และหลักการความไม่แน่นอน

อิเล็กตรอนเป็นวัตถุของไมโครเวิลด์และในพฤติกรรมของมันนั้นเป็นไปตามกฎพิเศษที่ไม่คล้ายกับกฎของมาโครเวิร์ล การเคลื่อนที่ของวัตถุในโลกใบเล็กไม่ได้อธิบายตามกฎของกลศาสตร์นิวตัน แต่อธิบายตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัม กลศาสตร์ควอนตัมมีพื้นฐานอยู่บนหลักการพื้นฐานสองประการ

หลักการความเป็นคู่ของคลื่นและอนุภาค

ตามหลักการนี้ พฤติกรรมของวัตถุไมโครเวิลด์สามารถอธิบายได้ว่าเป็นการเคลื่อนที่ของอนุภาค (คอร์ปัสเคิล) และเป็นกระบวนการของคลื่น เป็นไปไม่ได้ทางกายภาพที่จะจินตนาการถึงสิ่งนี้ ในทางคณิตศาสตร์ สิ่งนี้อธิบายได้ด้วยสมการเดอ บรอกลี:

ק=(h*ν)/m*υ โดยที่ ν คือความยาวคลื่นที่สอดคล้องกับอิเล็กตรอนที่มีมวล m และเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว υ

หลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก

สำหรับอิเล็กตรอนนั้น ไม่สามารถระบุพิกัด x และโมเมนตัมด้วยความแม่นยำใดๆ ได้ (px=m*Vx โดยที่ Vx คือความเร็วของอิเล็กตรอนในทิศทางของพิกัด x)

ความไม่แน่นอน (ข้อผิดพลาด) ของความรู้ของเราเกี่ยวกับปริมาณ x และ px เราพูดได้แค่เกี่ยวกับตำแหน่งความน่าจะเป็นของอิเล็กตรอนในที่นี้เท่านั้น ยิ่งเรากำหนด x ได้แม่นยำมากเท่าใด ค่า px ก็จะยิ่งไม่แน่นอนมากขึ้นเท่านั้น

หลักการทั้งสองนี้ก่อให้เกิดลักษณะความน่าจะเป็น-สถิติของกลศาสตร์ควอนตัม

6. ลำดับสถานะการเติมในอะตอมขององค์ประกอบต่าง ๆ ด้วยอิเล็กตรอน (สถานะพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมหลายอิเล็กตรอน) สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมหลายอิเล็กตรอนโดยใช้ตัวอย่างองค์ประกอบของคาบ 2 และ 3 หลักการของเปาลี กฎของฮุนด์ สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของธาตุในพื้นดินและสภาวะตื่นเต้นโดยใช้ตัวอย่างอะตอมของไนโตรเจน คาร์บอน และซัลเฟอร์

ลำดับสถานะการเติมในอะตอมของธาตุต่างๆ ด้วยอิเล็กตรอน (สถานะพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมหลายอิเล็กตรอน)

ตามหลักการของพลังงานขั้นต่ำ สถานะที่แม่นยำที่สุดของอะตอมจะเป็นสถานะที่อิเล็กตรอนถูกวางไว้ในออร์บิทัลที่มีพลังงานต่ำที่สุด สถานะของอะตอมซึ่งมีค่าพลังงานอิเล็กตรอนน้อยที่สุดเรียกว่ากราวด์ (ไม่ตื่นเต้น)

ลำดับของการเติมออร์บิทัลถูกกำหนดอย่างขะมักเขม้น:

1).หลักการของพลังงานขั้นต่ำ

2) หลักการของพอลลี

3).กฎของฮุนด์

หลักการของพลังงานน้อยที่สุด

ดังนั้นการปรากฏตัวของอิเล็กตรอนตัวที่สองในอะตอมฮีเลียมนำไปสู่ความจริงที่ว่าผลกระทบของปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนกับนิวเคลียสบวกนั้นได้รับอิทธิพลจากแรงผลักกันระหว่างอิเล็กตรอนด้วย เมื่อมีการเติบโตของอิเล็กตรอนมากขึ้น อิเล็กตรอนภายในหรือแกนกลางจะป้องกันอันตรกิริยาของอิเล็กตรอนภายนอกกับนิวเคลียส นั่นคืออิเล็กตรอนภายในจะกรองอิเล็กตรอนภายนอก ด้วยเหตุนี้ อะตอมหลายอิเล็กตรอนจึงมีระดับย่อยต่างกันโดยมีค่าพลังงานต่างกันตามลำดับ ลำดับการสลับระดับย่อยถูกกำหนดโดยกฎของ Klechkovsky สองข้อ:

1).พลังงานที่ต่ำกว่าสอดคล้องกับระดับย่อยที่มีค่าต่ำกว่าของผลรวม n+l

2).สำหรับค่าผลรวมเท่ากัน พลังงานที่ต่ำกว่าจะสัมพันธ์กับระดับย่อยที่มีค่า m ต่ำกว่า

โต๊ะ. ระดับย่อย 4s มีพลังงานต่ำกว่าระดับย่อย 3d เนื่องจาก อิเล็กตรอน s ได้รับการปกป้องน้อยกว่าอิเล็กตรอน d เพราะ สามารถเจาะเข้าไปใกล้แกนกลางได้

หลักการของเปาลี

อะตอมไม่สามารถมีอิเล็กตรอนสองตัวที่มีเลขควอนตัมชุดเดียวกันได้ ดังนั้นหนึ่งวงโคจรสามารถมีอิเล็กตรอนได้ไม่เกินสองตัวโดยมีการหมุนรอบต่างกัน

กฎของฮุนด์

ระดับย่อยจะถูกเติมในลักษณะที่การหมุนทั้งหมดสูงสุด นั่นคือภายในระดับย่อย จำนวนเซลล์ควอนตัมสูงสุดจะถูกเติมลงในครั้งแรก

7. ธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้นส-, พี-, ง-, ฉ- องค์ประกอบ ความสัมพันธ์ระหว่างการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมขององค์ประกอบกับตำแหน่งในตารางธาตุ

ธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น

เมื่อเลขลำดับเพิ่มขึ้นในช่วงเวลา คุณสมบัติของอโลหะ (กรด) จะเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา คุณสมบัติโลหะ (คุณสมบัติพื้นฐาน) เพิ่มขึ้นในกลุ่ม สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าใกล้กับเส้นทแยงมุมที่ลากจากมุมซ้ายบนไปยังมุมขวาล่างองค์ประกอบที่ก่อตัวเป็นสารประกอบที่มีลักษณะเป็นแอมโฟเทอริก

นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงเป็นระยะในคุณสมบัติขององค์ประกอบที่มีเลขอะตอมเพิ่มขึ้นนั้นอธิบายได้จากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของอะตอมเป็นระยะ ซึ่งก็คือจำนวนอิเล็กตรอนที่ระดับพลังงานภายนอก

ส -, พี -, ง -, ฉ - องค์ประกอบ ความสัมพันธ์ระหว่างการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมขององค์ประกอบกับตำแหน่งในตารางธาตุ

จุดเริ่มต้นของแต่ละช่วงเวลาสอดคล้องกับจุดเริ่มต้นของการพัฒนาระดับพลังงานใหม่ หมายเลขงวดจะกำหนดหมายเลขของระดับภายนอก มันถูกสร้างขึ้นจากองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก เหล่านั้น. องค์ประกอบ s และ p สำหรับองค์ประกอบ d ระดับแรกจากภายนอกจะถูกเติมเต็ม อันที่สองอยู่ข้างนอก เหล่านั้น. ระดับภายนอกและระดับที่ก่อตัวไม่ตรงกันเสมอไป เนื่องจากธาตุ d มีการเติมระดับภายนอกระดับแรก และคุณสมบัติทางเคมีถูกกำหนดโดยโครงสร้างของระดับพลังงานภายนอกเป็นหลัก คุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบเหล่านี้จึงคล้ายคลึงกัน (ตัวอย่างเช่น พวกมันเป็นโลหะทั้งหมด) ไม่มีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติอย่างรวดเร็วเมื่อย้ายจากองค์ประกอบหนึ่งไปยังอีกองค์ประกอบหนึ่ง เช่น องค์ประกอบ s และ p คุณสมบัติขององค์ประกอบ f (แลนทาไนด์และแอกติไนด์) มีความคล้ายคลึงกันมากขึ้นเนื่องจากเติมเต็มระดับย่อยที่ลึกยิ่งขึ้น

10.โควาเลนซ์ในวิธีเวเลนซ์บอนด์ ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมของธาตุในคาบที่สองบนพื้นโลกและสภาวะตื่นเต้น เปรียบเทียบความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ (โคเวเลนซ์) สและเกี่ยวกับเอฟและCl

โควาเลนซีในวิธีเวเลนซ์บอนด์

แต่ละอะตอมมีอิเล็กตรอนหนึ่งคู่ จำนวนคู่อิเล็กตรอนทั้งหมดที่ก่อตัวกับอะตอมของธาตุอื่นเรียกว่าโควาเลนซี

ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมของธาตุในคาบที่สองบนพื้นโลกและสภาวะตื่นเต้น

เปรียบเทียบความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ (โคเวเลนซ์) ส และเกี่ยวกับ เอฟ และ Cl อยู่ในกรอบของวิธีเวเลนซ์บอนด์

คาดการณ์ผลการศึกษา ทำนายรูปแบบ สัมผัสถึงต้นกำเนิดร่วมกัน ทั้งหมดนี้ถือเป็นความคิดสร้างสรรค์ของนักทดลองและนักวิทยาศาสตร์จำนวนมาก ส่วนใหญ่แล้วการคาดการณ์จะใช้เฉพาะกับสาขาการจ้างงานของผู้วิจัยเท่านั้น และมีเพียงไม่กี่คนที่กล้าที่จะคาดการณ์ระยะยาวล่วงหน้าอย่างมีนัยสำคัญ Amedeo Avogadro ชาวอิตาลีมีความกล้าหาญมากเกินพอ ด้วยเหตุนี้เองที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์คนนี้เป็นที่รู้จักไปทั่วโลก และกฎของอาโวกาโดรยังคงใช้โดยนักเคมีและนักฟิสิกส์ทุกคนในโลกนี้ ในบทความนี้เราจะพูดถึงรายละเอียดเกี่ยวกับเรื่องนี้และผู้แต่ง

วัยเด็กและการศึกษา

Amedeo Avogadro เกิดที่เมืองตูรินในปี พ.ศ. 2319 ฟิลิปป์ พ่อของเขาทำงานเป็นเสมียนในแผนกตุลาการ ครอบครัวนี้มีเด็กทั้งหมดแปดคน บรรพบุรุษของ Amedeo ทุกคนทำหน้าที่เป็นทนายความในคริสตจักรคาทอลิก ชายหนุ่มก็ไม่เบี่ยงเบนไปจากประเพณีและเข้ารับหลักนิติศาสตร์ เมื่ออายุได้ยี่สิบปี เขาก็สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกแล้ว

เมื่อเวลาผ่านไป การปฏิบัติตามกฎหมายไม่สนใจ Amedeo ความสนใจของชายหนุ่มอยู่ในด้านอื่น แม้แต่ในวัยเยาว์ เขาก็เข้าเรียนในโรงเรียนฟิสิกส์ทดลองและเรขาคณิต ตอนนั้นเองที่ความรักในวิทยาศาสตร์ได้ตื่นขึ้นมาในนักวิทยาศาสตร์ในอนาคต เนื่องจากช่องว่างทางความรู้ Avogadro จึงเริ่มการศึกษาด้วยตนเอง เมื่ออายุ 25 ปี Amedeo ทุ่มเทเวลาว่างทั้งหมดให้กับการเรียนคณิตศาสตร์และฟิสิกส์

กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์

ในระยะแรก กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ของ Amedeo เน้นไปที่การศึกษาปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า ความสนใจของ Avogadro ทวีความรุนแรงมากขึ้นหลังจากที่โวลต์ค้นพบแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าในปี 1800 นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ที่น่าสนใจไม่น้อยคือการสนทนาระหว่างโวลตาและกัลวานีเกี่ยวกับธรรมชาติของไฟฟ้า และโดยทั่วไปแล้วในขณะนั้นสาขานี้ก้าวหน้าในด้านวิทยาศาสตร์

ในปี 1803 และ 1804 Avogadro ร่วมกับ Felice น้องชายของเขาได้นำเสนอผลงานสองชิ้นแก่นักวิทยาศาสตร์จาก Turin Academy โดยเปิดเผยทฤษฎีของปรากฏการณ์ไฟฟ้าเคมีและไฟฟ้า ในปี ค.ศ. 1804 Amedeo ได้เข้าเป็นสมาชิกของสถาบันการศึกษาแห่งนี้

ในปี 1806 Avogadro ได้งานเป็นครูสอนพิเศษที่ Turin Lyceum และสามปีต่อมา นักวิทยาศาสตร์ได้ย้ายไปที่ Vercelli Lyceum ซึ่งเขาสอนคณิตศาสตร์และฟิสิกส์เป็นเวลาสิบปี ในช่วงเวลานั้น Amedeo อ่านวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์มากมาย โดยสร้างสารสกัดที่มีประโยชน์จากหนังสือ พระองค์ทรงนำพวกเขาไปจนบั้นปลายชีวิต มีสะสมมากถึง 75 เล่ม หน้าละ 700 หน้า เนื้อหาของหนังสือเหล่านี้พูดถึงความเก่งกาจของความสนใจของนักวิทยาศาสตร์และงานใหญ่โตที่เขาทำ

ชีวิตส่วนตัว

Amedeo จัดการชีวิตครอบครัวค่อนข้างช้า เมื่ออายุของเขาเกินทศวรรษที่สามไปแล้ว ในขณะที่ทำงานใน Vercelli เขาได้พบกับ Anna di Giuseppe ซึ่งอายุน้อยกว่านักวิทยาศาสตร์มาก การแต่งงานครั้งนี้มีลูกแปดคน ไม่มีใครเดินตามรอยพ่อเลย

กฎของอาโวกาโดรและผลที่ตามมา

ในปี 1808 Gay-Lussac (ร่วมกับ Humboldt) ได้กำหนดหลักการของความสัมพันธ์เชิงปริมาตร กฎหมายฉบับนี้ระบุว่าความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรของก๊าซที่ทำปฏิกิริยาสามารถแสดงเป็นตัวเลขง่ายๆ เช่น คลอรีน 1 ปริมาตรรวมกับไฮโดรเจน 1 ปริมาตร จะได้ไฮโดรเจนคลอไรด์ 2 ปริมาตร เป็นต้น แต่กฎนี้ไม่ได้ให้อะไรเลย เนื่องจากประการแรกไม่มีความแตกต่างเฉพาะระหว่างแนวคิดเรื่องคลังข้อมูล โมเลกุล อะตอม และประการที่สอง นักวิทยาศาสตร์มีความคิดเห็นที่แตกต่างกันเกี่ยวกับองค์ประกอบของอนุภาคของก๊าซต่างๆ

ในปี ค.ศ. 1811 Amedeo ได้เริ่มวิเคราะห์ผลการวิจัยของ Gay-Lussac อย่างถี่ถ้วน ผลก็คือ Avogadro ตระหนักว่ากฎความสัมพันธ์เชิงปริมาตรช่วยให้เราเข้าใจโครงสร้างของโมเลกุลก๊าซได้ สมมติฐานที่เขาตั้งไว้คือ "จำนวนโมเลกุลของก๊าซใดๆ ในปริมาตรเดียวกันจะเท่ากันเสมอ"

การค้นพบกฎหมาย

เป็นเวลาสามปีที่นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองต่อไป และด้วยเหตุนี้ กฎของอาโวกาโดรจึงปรากฏขึ้น ซึ่งมีลักษณะดังนี้: “สารก๊าซที่มีปริมาตรเท่ากันที่อุณหภูมิและความดันเท่ากันจะมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน และการวัดมวลโมเลกุลสามารถกำหนดได้จากความหนาแน่นของก๊าซต่างๆ” ตัวอย่างเช่น ถ้าออกซิเจน 1 ลิตรมีจำนวนโมเลกุลเท่ากันกับไฮโดรเจน 1 ลิตร อัตราส่วนความหนาแน่นของก๊าซเหล่านี้จะเท่ากับอัตราส่วนของมวลของโมเลกุล นักวิทยาศาสตร์ยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าโมเลกุลในก๊าซไม่ได้ประกอบด้วยอะตอมเดี่ยวเสมอไป การมีอะตอมที่แตกต่างกันและเหมือนกันเป็นที่ยอมรับได้

น่าเสียดายที่ในช่วงเวลาของ Avogadro กฎหมายนี้ไม่สามารถพิสูจน์ได้ในทางทฤษฎี แต่มันทำให้สามารถสร้างองค์ประกอบของโมเลกุลก๊าซในการทดลองและกำหนดมวลของพวกมันได้ มาดูตรรกะของการให้เหตุผลดังกล่าวกัน ในระหว่างการทดลอง พบว่าไอน้ำจากก๊าซ รวมถึงปริมาตรของไฮโดรเจนและออกซิเจนอยู่ในอัตราส่วน 2:1:2 จากข้อเท็จจริงข้อนี้สามารถสรุปได้หลายประการ ประการแรก: โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยสามอะตอม และโมเลกุลของไฮโดรเจนและออกซิเจนประกอบด้วยสองอะตอม ข้อสรุปที่สองก็ค่อนข้างเหมาะสมเช่นกัน: โมเลกุลของน้ำและออกซิเจนเป็นไดอะตอมมิก และโมเลกุลไฮโดรเจนเป็นอะตอมเดี่ยว

ฝ่ายตรงข้ามของสมมติฐาน

กฎของอาโวกาโดรมีฝ่ายตรงข้ามมากมาย ส่วนหนึ่งเป็นเพราะในสมัยนั้นไม่มีการบันทึกสมการและสูตรปฏิกิริยาเคมีที่ง่ายและชัดเจน ผู้ว่าร้ายหลักคือ Jens Berzelius นักเคมีชาวสวีเดนผู้มีอำนาจอย่างไม่ต้องสงสัย เขาเชื่อว่าอะตอมทุกอะตอมมีประจุไฟฟ้า และโมเลกุลเองก็ประกอบด้วยอะตอมที่มีประจุตรงข้ามกันซึ่งดึงดูดกัน ดังนั้นอะตอมไฮโดรเจนจึงมีประจุบวก และอะตอมออกซิเจนจึงมีประจุลบ จากมุมมองนี้ไม่มีโมเลกุลออกซิเจนที่ประกอบด้วยอะตอมที่มีประจุเท่ากัน 2 อะตอม แต่ถ้าโมเลกุลออกซิเจนยังคงเป็นโมเลกุลเดียว ในปฏิกิริยาของไนโตรเจนกับออกซิเจน สัดส่วนของอัตราส่วนปริมาตรควรเป็น 1:1:1 ข้อความนี้ขัดแย้งกับการทดลอง โดยได้ไนตริกออกไซด์ 2 ลิตรจากออกซิเจน 1 ลิตรและไนโตรเจน 1 ลิตร ด้วยเหตุนี้เองที่ Berzelius และนักเคมีคนอื่นๆ ปฏิเสธกฎของ Avogadro ท้ายที่สุดแล้วมันไม่สอดคล้องกับข้อมูลการทดลองเลย

การฟื้นตัวของกฎหมาย

จนถึงอายุหกสิบเศษของศตวรรษที่สิบเก้ามีการสังเกตความเด็ดขาดในวิชาเคมี นอกจากนี้ยังขยายไปถึงการประเมินมวลโมเลกุลและการอธิบายปฏิกิริยาเคมีด้วย โดยทั่วไปมีความเข้าใจผิดหลายประการเกี่ยวกับองค์ประกอบอะตอมของสารเชิงซ้อน นักวิทยาศาสตร์บางคนถึงกับวางแผนที่จะละทิ้งทฤษฎีโมเลกุลด้วยซ้ำ และในปี ค.ศ. 1858 นักเคมีจากอิตาลีชื่อ Cannizzaro พบการอ้างอิงถึงกฎของ Avogadro และผลที่ตามมาจากการโต้ตอบของ Bertollet และ Ampere สิ่งนี้ทำให้เกิดภาพสับสนของเคมีในขณะนั้น สองปีต่อมา Cannizzaro พูดเกี่ยวกับกฎของ Avogadro ในเมืองคาร์ลสรูเฮอที่การประชุม International Congress of Chemistry รายงานของเขาสร้างความประทับใจไม่รู้ลืมให้กับนักวิทยาศาสตร์ หนึ่งในนั้นบอกว่าราวกับว่าเขาได้เห็นแสงสว่าง ความสงสัยทั้งหมดก็หายไป และในทางกลับกัน กลับมีความรู้สึกมั่นใจ

หลังจากที่กฎของอาโวกาโดรได้รับการยอมรับ นักวิทยาศาสตร์ไม่เพียงแต่สามารถระบุองค์ประกอบของโมเลกุลก๊าซเท่านั้น แต่ยังคำนวณมวลอะตอมและโมเลกุลอีกด้วย ความรู้นี้ช่วยในการคำนวณอัตราส่วนมวลของรีเอเจนต์ในปฏิกิริยาเคมีต่างๆ และมันก็สะดวกมาก นักวิจัยสามารถจัดการโมเลกุลได้ด้วยการวัดมวลเป็นกรัม

บทสรุป

เวลาผ่านไปนานมากนับตั้งแต่ค้นพบกฎของอโวกาโดร แต่ไม่มีใครลืมเกี่ยวกับผู้ก่อตั้งทฤษฎีโมเลกุล ตรรกะของนักวิทยาศาสตร์นั้นไร้ที่ติ ซึ่งต่อมาได้รับการยืนยันโดยการคำนวณของเจ. แม็กซ์เวลล์ตามทฤษฎีจลน์ของก๊าซ จากนั้นโดยการศึกษาเชิงทดลอง (การเคลื่อนที่แบบบราวน์เนียน) นอกจากนี้ยังกำหนดด้วยว่ามีอนุภาคจำนวนเท่าใดใน 1 โมลของก๊าซแต่ละชนิด ค่าคงที่ 6.022.1023 นี้เรียกว่าหมายเลขของ Avogadro ซึ่งเป็นชื่อของ Amedeo ผู้ชาญฉลาดและเป็นอมตะ