Закон Авогадро и следствия из него

Среди стехиометрических законов большое значение имеют и законы, характеризующие газообразное состояние, одним из которых является закон Авогадро (А. Авогадро, 1811):

I одинаковые объемы различных газов при одинаковых условиях содержат равное число молекул.

Этот закон имеет три следствия.

• 1. Одинаковое число молекул разных газов при одинаковых условиях занимают равные объемы.
• 2. Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем, так как 1 моль любого вещества содержит число Авогадро молекул. В практическом отношении большое значение имеет частный случай второго следствия: при нормальных условиях («. у.) объем 1 моль любого газа равен приблизительно 22,4 л (0,0224 м³ или 22 400 мл), (н. у. — см. 1.5.1).
• 3. Относительная плотность одного газа по другому (/)$) равна частному от деления их молярных масс Л/, т. е.

Плотностью р вещества называется масса т определенного его объема К Ее можно рассчитать по формуле.

Для газов плотностью является масса одного литра (несистемная единица), размерность которой г/л; в СИ — это масса 1 м³, выраженная в кг, имеет размерность кг/м³.

Для жидких и твердых веществ в СИ плотность выражается в тысячах кг/м³ или т/м³. Для этих веществ единица измерения плотности может выражаться в г/мл (г/см³), а также в кг/л (кг/дм³). Необходимо помнить, что плотность воды составляет 1 г/мл (1 г/см³), или 1 кг/л (1 кг/дм³), или 1000 кг/м³ (в СИ), или 1 т/м³ (р = 1 атм, Т= 277 К).

На основе закона Авогадро и следствий из него (второго и третьего) можно проводить объемно-массовые расчеты, а также экспериментально определять истинные молярные массы веществ для газообразных веществ или тех, которые способны при небольшом нагревании переходить в газообразное состояние. Молярные массы при этом рассчитывают по формулам:

где т — масса данного объема Vгаза.

Закон Авогадро, как и любой газовый закон, справедлив или для идеальных газов, или для газообразных систем, характеризующихся относительно небольшим давлением и довольно высокими температурами; при высоких давлениях и низких температурах он не соблюдается, так как в этих условиях на объем большое влияние оказывают размеры молекул газа.

Закон Авогадро можно объяснить с позиций атомно-молекулярной теории. Газообразное состояние характеризуется большими размерами межмолекулярных пространств, которые во много раз превышают таковые для молекул газов (идеальных или находящихся при низких давлениях и высоких температурах), а так как в одинаковых объемах разных газов число межмолекулярных пространств должно быть одинаковым, то и число молекул тоже одинаково.