Химия
Амедео Авогадро
Биография Великого химика
Полное имя ученого: Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро ди Кваренья э ди Черрето.
Родился он в итальянском городе Турине 9 августа 1776 года в многодетной семье и был третьим из восьми детей потомственного юриста, адвоката Филиппе Авогадро, предки Амедео еще с 12 века состояли адвокатами при католической церкви, и эта профессия, подобно дворянскому титулу, передавалась из поколения в поколение.
Когда встал вопрос о выборе рода деятельности, Амедео без раздумий решил посвятить себя юриспруденции, в двадцатилетнем возрасте он уже имел ученую степень доктора церковного права.
Но истинные интересы Амедео лежали совсем в другой плоскости. Еще в ранней юности он начал интересоваться наукой и посещал занятия в школе геометрии и экспериментальной физики, когда же в 1800 году А. Вольта создал первый генератор электрического тока, интерес Амедео к физике многократно усилился.
Достигнув двадцатипятилетия, Авогадро принял окончательное решение посвятить себя изучению точных наук, он занялся самообразованием и уже через два года представил в Туринскую академию первый труд – плод его совместных с братом Феличе исследований. «Аналитическая заметка об электричестве» была посвящена электрическим и электромагнитным явлениям.
В следующем, 1804 году, году появилась очередная работа, оценив которую, ученые единогласно выбрали Амедео членом-корреспондентом Туринской академии.
Научная деятельность
Изучение электричества было тем направлением, с которого началась научная деятельность Авогадро, в то время этим вопросам придавалось очень большое значение, примером чему может служить дискуссия между Вольтой и Гальвани о природе электричества, поэтому выбор Амедео был очевиден, он решил попробовать свои силы именно на этом поприще.
В 1806 году Авогадро предоставили должность репетитора в лицее Турина.
На этом месте он проработал три года, а в 1809 году занял должность преподавателя физики и математики в лицее города Верчелли, здесь его преподавательская деятельность продолжалась почти десять лет.
За эти годы он проштудировал горы научной литературы, попутно делая выписки из статей и книг.
В итоге за всю жизнь Авогадро собрал такое количество выписок, что они составили 75 томов, а объем каждого тома был равен семистам страницам!
В 1811 году Авогадро представил статью «Очерк метода определения относительных масс элементарных молекул тел и пропорций, согласно которым они входят в соединения», в ней он подтвердил правильность положений французского ученого Гей-Люссака, который до этого исследовал реакции между газами.
Более того, изложенные Авогадро основы молекулярной теории доказывали, что они полностью согласуются с данными французского физика, таким образом, появлялась возможность точно определить атомные массы, состав молекул и течение химических реакций.
Авогадро уточнял, что для этого в первую очередь нужно представить, что молекулы кислорода, водорода и некоторых других простых веществ содержат не один, а два атома.
В итоге ученый заключил, что: «число… молекул всегда одно и то же в одинаковых объемах любых газов» при условии, что объемы измерялись при одинаковом давлении и температуре.
В 1806 году Авогадро предоставили должность репетитора в лицее Турина.
На этом месте он проработал три года, а в 1809 году занял должность преподавателя физики и математики в лицее города Верчелли, здесь его преподавательская деятельность продолжалась почти десять лет.
За эти годы он проштудировал горы научной литературы, попутно делая выписки из статей и книг.
В итоге за всю жизнь Авогадро собрал такое количество выписок, что они составили 75 томов, а объем каждого тома был равен семистам страницам!
В 1811 году Авогадро представил статью «Очерк метода определения относительных масс элементарных молекул тел и пропорций, согласно которым они входят в соединения», в ней он подтвердил правильность положений французского ученого Гей-Люссака, который до этого исследовал реакции между газами.
Более того, изложенные Авогадро основы молекулярной теории доказывали, что они полностью согласуются с данными французского физика, таким образом, появлялась возможность точно определить атомные массы, состав молекул и течение химических реакций.
Авогадро уточнял, что для этого в первую очередь нужно представить, что молекулы кислорода, водорода и некоторых других простых веществ содержат не один, а два атома.
В итоге ученый заключил, что: «число… молекул всегда одно и то же в одинаковых объемах любых газов» при условии, что объемы измерялись при одинаковом давлении и температуре.
В 1814 году в статье «Очерк об относительных массах молекул простых тел, или предполагаемых плотностях их газа, и о конституции некоторых из их соединений» была представлена более четкая формулировка закона Авогадро: «равные объемы газообразных веществ при одинаковых давлениях и температурах отвечают равному числу молекул, так что плотности различных газов представляют собою меру масс молекул соответствующих газов».
Поскольку масса одного моля вещества пропорциональна массе отдельной молекулы, то закон Авогадро можно представить в виде утверждения, что моль любого вещества в газообразном состоянии при одинаковых температуре и давлении занимает один и тот же объем.
Экспериментальными исследованиями было доказано, что при нормальных условиях число молекул в моле любого вещества одинаково, эта постоянная универсальная величина получила название числа Авогадро.
Осенью 1819 года Авогадро был избран членом Туринской академии наук.
Его имя постепенно набирало популярность в ученых кругах, благодаря чему в 1820 году он был назначен первым профессором кафедры высшей физики, которая была организована в университете Турина.
Итогом десятилетней работы в области молекулярной физики стала статья Авогадро «Новые соображения о теории определенных пропорций в соединениях и об определении масс молекул тел» (1821), в ней его метод определения состава молекул распространялся на ряд органических веществ.
Здесь же Авогадро высказался о таких ученых, как Дальтон, Дэви, Берцелиус и др., которые, игнорируя его выводы, продолжали следовать не совсем верным взглядам о природе некоторых химических соединений а, следовательно, и реакций, которые между ними происходили.
Экспериментальными исследованиями было доказано, что при нормальных условиях число молекул в моле любого вещества одинаково, эта постоянная универсальная величина получила название числа Авогадро.
Осенью 1819 года Авогадро был избран членом Туринской академии наук.
Его имя постепенно набирало популярность в ученых кругах, благодаря чему в 1820 году он был назначен первым профессором кафедры высшей физики, которая была организована в университете Турина.
Итогом десятилетней работы в области молекулярной физики стала статья Авогадро «Новые соображения о теории определенных пропорций в соединениях и об определении масс молекул тел» (1821), в ней его метод определения состава молекул распространялся на ряд органических веществ.
Здесь же Авогадро высказался о таких ученых, как Дальтон, Дэви, Берцелиус и др., которые, игнорируя его выводы, продолжали следовать не совсем верным взглядам о природе некоторых химических соединений а, следовательно, и реакций, которые между ними происходили.
Закон Авогадро
Высчитать объём, молярную массу, количество газообразного вещества и относительную плотность газа помогает закон Авогадро в химии.
Гипотеза была сформулирована Амедео Авогадро в 1811 году, а позже была подтверждена экспериментально.
Первым исследовал реакции газов Жозеф Гей-Люссак в 1808 году.
Он сформулировал законы теплового расширения газов и объёмных отношений, получив из хлористого водорода и аммиака (двух газов) кристаллическое вещество – NH4Cl (хлорид аммония).
Выяснилось, что для его создания необходимо взять одинаковые объёмы газов, при этом если один газ был в избытке, то «лишняя» часть после реакции оставалась неиспользованной.
Из закона Авогадро вытекает два следствия:
Он сформулировал законы теплового расширения газов и объёмных отношений, получив из хлористого водорода и аммиака (двух газов) кристаллическое вещество – NH4Cl (хлорид аммония).
Выяснилось, что для его создания необходимо взять одинаковые объёмы газов, при этом если один газ был в избытке, то «лишняя» часть после реакции оставалась неиспользованной.
Из закона Авогадро вытекает два следствия:
- Первое – один моль газа при равных условиях занимает одинаковый объём;
- Второе – отношение масс одинаковых объёмов двух газов равно отношению их молярных масс и выражает относительную плотность одного газа по другому (обозначается D).
Нормальными условиями (н.у.) считаются давление Р=101,3 кПа (1 атм) и температура Т=273 К (0°С).
При нормальных условиях молярный объём газов (объём вещества к его количеству) составляет 22,4 л/моль, т.е. 1 моль газа (6,02 ∙ 1023 молекул – постоянное число Авогадро) занимает объём 22,4 л. Молярный объём (Vm) – постоянная величина.
Решение задач:
Главное значение закона – возможность проводить химические расчёты.
На основе первого следствия закона можно вычислить количество газообразного вещества через объём по формуле:
n = V/Vm;
где V – объём газа, Vm – молярный объём, n – количество вещества, измеряемое в молях.
Второй вывод из закона Авогадро касается расчёта относительной плотности газа (ρ).
Плотность высчитывается по формуле m/V, если рассматривать 1 моль газа, то формула плотности будет выглядеть следующим образом:
ρ(газа) = M/Vm;
где M – масса одного моля, т.е. молярная масса.
Для расчёта плотности одного газа по другому газу необходимо знать плотности газов, общая формула относительной плотности газа выглядит следующим образом:
D(y)x = ρ(x) / ρ(y);
где ρ(x) – плотность одного газа, ρ(y) – второго газа.
Если подставить в формулу подсчёт плотности, то получится:
D(y)x = M(х) / Vm / M(y) / Vm
Молярный объём сокращается и остаётся
Главное значение закона – возможность проводить химические расчёты.
На основе первого следствия закона можно вычислить количество газообразного вещества через объём по формуле:
n = V/Vm;
где V – объём газа, Vm – молярный объём, n – количество вещества, измеряемое в молях.
Второй вывод из закона Авогадро касается расчёта относительной плотности газа (ρ).
Плотность высчитывается по формуле m/V, если рассматривать 1 моль газа, то формула плотности будет выглядеть следующим образом:
ρ(газа) = M/Vm;
где M – масса одного моля, т.е. молярная масса.
Для расчёта плотности одного газа по другому газу необходимо знать плотности газов, общая формула относительной плотности газа выглядит следующим образом:
D(y)x = ρ(x) / ρ(y);
где ρ(x) – плотность одного газа, ρ(y) – второго газа.
Если подставить в формулу подсчёт плотности, то получится:
D(y)x = M(х) / Vm / M(y) / Vm
Молярный объём сокращается и остаётся
