Закон Гей-Люссака

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- Електроенергія та електрохімія
- Зустрітися з Періодичною таблицею

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Навички для розвитку

Опишіть закон Гей-Люссака та гіпотезу Авогадро

Атомна теорія Дальтона привела до нового питання: якщо кожен елемент має атоми з характерною масою, що це за маси? Якщо вода 88,9% O, 11,1% Н, яка атомна маса O в перерахунку на H (якщо припустити, що H дорівнює 1,00)? Для відповіді потрібна формула: H _{2 O (2} атома Н для 1 атома O) (11,1) /2 = 5,55 → (88,9) /5,55 = 16,0 (це атомна маса O, якщо припустити, що H дорівнює ~ 1)

Але ранні хіміки не знали формул, тому що вони не знали атомних ваг! Далтон припустив, що найпростіша формула (приклад: HO) була права, але це зазвичай було неправильно! Як вони могли з'ясувати формули?

У 1808 році Гей-Люссак опублікував результати, які показали, які обсяги газів поєднуються між собою в хімічних реакціях. Наприклад (О - кисень, Н - водень, N - азот, L - літри):

2 л Н + 1 л О → 2 л води (пара)
3 л Н + 1 л N → 2 л аміаку (NH ₃)
2 л «оксиду вуглецю» + 1 л О → 2 л «вугільної кислоти» (використовуючи старі назви сполук)
1 Л N + 1 Л О → 2 Л оксиду азоту (NO)

Виходячи із закону Гей-Люссака, можна здогадатися наступне: рівні обсяги газу при однаковій температурі (Т) і тиску (Р) мають однакову кількість «частинок».

Закон Гей-Люссака описує, як підвищення температури газу з фіксованим об'ємом і постійним числом «частинок» призведе до подібного збільшення тиску газу, і навпаки. Аналогічним чином зниження температури призведе до зниження тиску газу і навпаки.

Що це за «частинки»? Багато з них являють собою молекули, міцно пов'язані колекцією атомів. Молекули зазвичай залишаються неушкодженими при випаровуванні в газову фазу. Молекулярні сполуки (сполуки, що містять молекули, в порівнянні з іонними сполуками, розглянутими пізніше) зазвичай виготовляються з неметалевих елементів, таких як C, O, S, P, H, Cl та ін.

Як був отриманий закон Гей-Люссака? Далтон не вірив у це, тому що щільність газів здається неправильною. Кисневий газ щільніший, ніж пара (водяний газ), хоча вода - кисень плюс водень. Крім того, Гей-Люссак не підштовхував висновки свого закону, наскільки він міг мати, оскільки Бертолле (який вважав, що поєднання співвідношення елементів може змінюватися) був його наставником.

У 1811 році Авогадро пояснив проблеми із законом Гей-Люссака тим, що рівні обсяги газів (при тих же Т і Р) мають однакову кількість молекул. Елементарні гази були присутні не як одиничні атоми, а як двоатомні молекули (такі як H ₂, O ₂, N ₂). Тепер рівняння із закону Гей-Люссака такі:

2 Л Н ₂ + 1 Л О ₂ → 2 Л Н ₂ О
3 Л Н ₂ + 1 Л Н ₂ → 2 Л Н ₃
2 Л СО + 1 Л О ₂ → 2 Л СО ₂
1 Л Н ₂ + 1 Л О ₂ → 2 Л НІ

Це вирішує питання щільності газу (O ₂ щільніше, ніж H ₂ O, оскільки H ₂ важить менше, ніж O). Гіпотеза Авогадро могла б прояснити всю плутанину щодо формул і дозволила хороші обчислення атомної ваги. Але люди або ігнорували його, або говорили, що це неможливо.

Зовнішнє посилання

Хімія CrashCourse: Основний закон (11 хв)

Дописувачі та атрибуція

Template:ContribGreyLark