ΥΠΟΘΕΣΗ Avogadro

ΥΠΟΘΕΣΗ Avogadro

Γεννημένος στο Τορίνο,  ο κόμης Αμεντέο Αβογκάντρο, Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, conte di Quaregna e Cerreto , το 1811, σε ηλικία 35 ετών,  έκανε την περίφημη

ΥΠΟΘΕΣΗ

«ίσοι όγκοι   αερίων  - με την ίδια θερμοκρασία και πίεση - περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων»

Η ΥΠΟΘΕΣΗ ίσχυε  μόνο  για  τα  αέρια  και συσχέτιζε  την μετρήσιμη τιμή του όγκου οποιουδήποτε αερίου με τον αριθμό των αόρατων κινουμένων σωματιδίων, η ύπαρξη των οποίων ήταν ακόμα στην περιοχή της φαντασίας των χημικών και των φυσικών.

Τρία χρόνια αργότερα ο Andre Marie Ampère έφθασε στο ίδιο συμπέρασμα από άλλον «δρόμο» . Ωστόσο η μεγάλη πλειοψηφία των ερευνητών της εποχής δεν υιοθέτησε την ΥΠΟΘΕΣΗ για 50 περίπου χρόνια.

Η ΥΠΟΘΕΣΗ   Avogadro    « τελικά» έγινε όχι μόνο αποδεκτή αλλά και θεμέλιο της έρευνας για τον Μικρόκοσμο των κινουμένων σωματιδίων. Αξιοποιήθηκε τόσο στην Ατομική Θεωρία που θεμελίωσε τη Χημεία όσο και στην Κινητική Θεωρία η οποία θεμελίωσε τη Θερμοδυναμική. Χωρίς αυτήν,  τόσο η εξίσωση των ιδανικών αερίων, όσο και η μεταγενέστερη η εξίσωση Van der Waals δεν θα μπορούσαν να οικοδομηθούν.   

Η υπόθεση τελικά έγινε νόμος.

Ισχύει και το αντίστροφο :

« ίδιος αριθμός μορίων , στις ίδιες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης , καταλαμβάνει τον ίδιο χώρο»

ΑΡΙΘΜΟΣ Avogadro.

Εκατό ακριβώς χρόνια μετά τη διατύπωση της Υπόθεσης, το δηλαδή  έτος 1911,

ο Jean Perrin πρότεινε και προς τιμήν του ο αριθμός των σωματιδίων που υπάρχουν σε κάθε mole  να ονομαστεί Αριθμός Avogadro, προς τιμήν του Amedeo Avogadro ο οποίος είχε τόσο αδικηθεί. Η πρόταση έγινε αποδεκτή.

Αριθμός Avogadro (Αβογκάντρο) λέγεται ο αριθμός των μορίων που περιέχονται στο ένα mole οποιουδήποτε χημικού στοιχείου αλλά και οποιασδήποτε χημικής ένωσης.

Είναι ίσος με 6,02 x10²³ μόρια σε κάθε mοl και συμβολίζεται με Ν_Α.

   Ο ίδιος αριθμός μορίων καταλαμβάνει τον ίδιο όγκο άρα τα Ν_Α μόρια κάθε αερίου θα έχουν τον ίδιο όγκο (στις ίδιες συνθήκες) και θα τον ονομάζουμε γραμμομοριακό όγκο (Vm).

• Γραμμομοριακός όγκος Vm μιας αέριας ουσίας ονομάζεται ο όγκος που καταλαμβάνει το 1 mol της ουσίας, σε ορισμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.

• Πρότυπες ή κανονικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας (stp) για τα αέρια ορίζουμε τα εξής:

Θερμοκρασία θ = 0^οC ή Τ = 273 Κ.
Πίεση Ρ = 1 atm = 76 cm Hg = 760 mm Hg.

• Πειραματικά βρέθηκε ότι σε stp συνθήκες ο γραμμομοριακός όγκος των αερίων έχει τιμή Vm = 22,4 L.

Επομένως για αέρια ουσία ισχύει :

To 1mol  περιέχει Ν_Α μόρια , ζυγίζει Μr σε gr   και καταλαμβάνει όγκο Vm = 22,4 L (stp)

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις παρακάτω σχέσεις αλλά βέβαια και τις αναλογίες για να βρούμε τη σχέση των ποσοτήτων μεταξύ τους ( mol –μόρια-όγκος-μάζα).

n =  (μόρια)   ,           n =  ( όγκος),         n = (μάζα)

Να συμπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας .

	MOΡΙΑ	Mr	ΜΟL	ΜΑΖΑ	OΓΚΟΣ (stp)
H2 (g)					44,8 L
Ne (g)	15 NA
NH3 (g)				51 gr
HCl (g)			8 mol
NO (g)	0,5 NA
Br2 (l)			0,2 mol
CO2 (g)					112 L
NaCl (s)				5,85 gr

ΜΟLE

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ  ΜΟLE , N_A

1. Nα υπολογιστούν οι απόλυτες μάζες  των παρακάτω ουσιών:

α) ατόμων :

H  :

O :

S :

C :

β) μορίων :

H₂O :

CO₂ :

H₂S :

2. Να υπολογιστεί ο αριθμός των σωματιδίων που περιέχεται σε  ποσότητα όση το Αr σε gr  για τα παραπάνω άτομα  ή το Μr σε gr για τα παραπάνω  μόρια.

H  :

O :

S :

C :

H₂O :

CO₂ :

H₂S :

Τι  παρατηρείτε ;

1 mol ατόμων είναι η ποσότητα ενός στοιχείου που περιέχει 6,02×10²³ άτομα του στοιχείου. Το mole ατόμων έχει μάζα σε γραμμάρια όσο η σχετική ατομική μάζα Αr (ατομικό βάρος) του στοιχείου.

1 mol μορίων είναι η ποσότητα ενός στοιχείου ή μίας μοριακής χημικής ένωσης που περιέχει 6,02×10²³ μόρια του στοιχείου ή της χημικής ένωσης. Το mole μορίων έχει μάζα σε γραμμάρια όσο η σχετική μοριακή μάζα Μr (μοριακό βάρος) του στοιχείου ή της χημικής ένωσης.

Ορισμός

Το mole είναι η ποσότητα ύλης ενός σώματος που περιέχει τόσες στοιχειώδεις οντότητες όσα είναι τα άτομα σε  12 gr καθαρού  άνθρακα-12 (¹²C).

Στην ποσότητα αυτή του άνθρακα-12 (¹²C) περιέχονται 6,02×10²³ άτομα άνθρακα.

Ο αριθμός αυτός ονομάζεται αριθμός Avogadro, αποτελεί φυσική σταθερά και συμβολίζεται με Ν_Α.

Το mole είναι η ποσότητα Ν_Α διακεκριμένων, ομοίων μεταξύ τους, στοιχειωδών οντοτήτων (ατόμων,   μορίων,   ιόντων,   ηλεκτρονίων,   φωτονίων   ,    στοιχειωδών  φορτίων   κ.τ.λ).

1 mol ατόμων περιέχει Ν_Α άτομα και ζυγίζει Αr σε gr

1 mol μορίων περιέχει Ν_Α μόρια και ζυγίζει Μr σε gr

3. Nα υπολογιστούν τα παρακάτω :

1 mol ατόμων  Η περιέχει ………………………. Και ζυγίζει ………………………….

5 mol ατόμων  Η περιέχουν ………………………. Και ζυγίζουν ………………………….

1 mol ατόμων  Ο περιέχει ………………………. Και ζυγίζει ………………………….

5 mol ατόμων  Ο περιέχουν ………………………. Και ζυγίζουν ………………………….

1 mol μορίων  Η₂ περιέχει ………………………. Και ζυγίζει ………………………….

5 mol μορίων  Η₂ περιέχουν ………………………. Και ζυγίζουν ………………………….

32 gr S     είναι …………………….και   περιέχει ……………………………………..

160 gr Ο₂   είναι …………………….και   περιέχουν ……………………………………..

72  gr Η₂ Ο   είναι …………………….και   περιέχουν ……………………………………..

220 gr CΟ₂   είναι …………………….και   περιέχουν ……………………………………..

Tα 5 mol ΝΟ₂ ζυγίζουν ……………………… και περιέχουν …………………………..

Tα 8 mol SO₃ ζυγίζουν ……………………… και περιέχουν …………………………..

Tα 5 mol ΗΝΟ₂ ζυγίζουν ……………………… και περιέχουν …………………………..

Tα 4Ν_Α μόρια ΝΗ₃ είναι …………………………..και ζυγίζουν …………………………

Tα 6Ν_Α μόρια Η₂S  είναι …………………………..και ζυγίζουν …………………………

Tα 5Ν_Α μόρια C₂H₆O είναι …………………………..και ζυγίζουν …………………………

ΣΧΕΤΙΚΗ ΑΤΟΜΙΚΗ ΜΑΖΑ (Ar) , ΣΧΕΤΙΚΗ ΜΟΡΙΑΚΗ ΜΑΖΑ (Μr)

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

ΣΧΕΤΙΚΗ ΑΤΟΜΙΚΗ ΜΑΖΑ  (Ar) , ΣΧΕΤΙΚΗ ΜΟΡΙΑΚΗ ΜΑΖΑ (Μr)

Ατομική μονάδα μάζας (1amu)  ορίζεται το………της……………του ατόμου…………..

Πρακτικά θα ισχύει: 1amu= μάζα 1……………..ή……………….

Ar λέγεται ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η ΜΑΖΑ ενός ΑΤΟΜΟΥ από το 1 amu . 

Μr λέγεται ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η ΜΑΖΑ  του ΜΟΡΙΟΥ του στοιχείου ή της χημικής ένωσης από το 1 amu .

Πολλά χημικά στοιχεία έχουν δεκαδικές τιμές Ar αντί για ακέραιες που θα περιμέναμε με βάση τον ορισμό. Αυτό συμβαίνει γιατί στη φύση τα χημικά στοιχεία υπάρχουν ως μίγμα δυο ή περισσοτέρων ισοτόπων τους πχ

Το χημικό στοιχείο χλώριο υπάρχει στη φύση ως μίγμα δύο ισοτόπων

του ³⁷CI με ποσοστό 25% και του ³⁵CI με ποσοστό 75% άρα:

Ar = 37*25/100 + 35*75/100 = 35,5

Παραδείγματα υπολογισμού Μr

Παράδειγμα 1:   Νερό H₂O  σχετικές ατομικές μάζες είναι H = 1 και O = 16

Μ r = (1*2) + 16 = 18 (Σχ. μοριακή μάζα του νερού)

Παράδειγμα 2:    Το θειικό οξύ H ₂SO₄     σχετικές ατομικές μάζες είναι H = 1, S = 32 και Ο = 16

Μ r = (1*2) + 32 + (4*16) =98  (Σχ. Μοριακή μάζα του θειικού οξέος)

Παράδειγμα 3: Υδροξειδίου του ασβεστίου Ca (OH)₂       σχετικές ατομικές μάζες είναι Ca = 40, H = 1 και O = 16

Μ r = 40 + 2 * (16 +1) =74

Υπολογίστε το Mr για τα παρακάτω χημικά στοιχεία και χημικές ενώσεις:

Οξυγόνο,

άζωτο,

Ιώδιο,

βρώμιο,

νιτρικό οξύ,

υδροξείδιο του νατρίου,

αμμωνία,

υδροχλώριο,

διοξείδιο του άνθρακα,

φωσφορικό αργίλιο.

Δίνονται Ar: H=1,  O=16 ,  N=14,  Br=80,   I=127,   Na=23,   Cl=35,5 ,   C=12 , Al=27,   P=31 .