Хімія - Великий довідник школяра - 2019

Загальна хімія
Основні поняття, закони й теорії хімії
Об’ємні відношення газів у хімічних реакціях. Закон Авоґадро

Закон об’ємних відношень Гей-Люссака

Гази реагують між собою у певних об’ємних відношеннях. У 1808 р. Ж. Л. Гей-Люссак установив таку закономірність:

Об’єми газів, що вступають у реакцію, відносяться один до одного і до газоподібних продуктів реакції як невеликі цілі числа.

Відкритий ученим закон відомий у хімії як закон об’ємних відношень. Для його дотримання необхідно, щоб об’єми газів, що беруть участь у реакції, вимірювалися за однакових температур і тиску.

Відношення об’ємів газів, що вступають у хімічну реакцію, відповідають коефіцієнтам рівняння, наприклад: .

У даному випадку 3 об’єми водню реагують з 1 об’ємом азоту внаслідок чого утворюються 2 об’єми аміаку, тобто витримується співвідношення .

Задача. Який об’єм водню необхідний для реакції з 2 м³ азоту?

Розв’язання

Із рівняння реакції видно, що об’єм водню повинний бути в 3 рази більшим від об’єму азоту:

об’єм водню м³.

Закон Авоґадро

Для пояснення простих співвідношень між об’ємами газів, що реагують, використовують закон Авоґадро: В однакових об’ємах різних газів за однакових умов (температура і тиск) міститься однакове число молекул.

Із закону Авоґадро випливають два наслідки:

1)  Один моль будь-якого газу за однакових умов займає однаковий об’єм.

За нормальних умов (н. у.), тобто при температурі 273 К і тиску 101,3 кПа (1 атм), 1 моль будь-якого газу займає об’єм, що дорівнює 22,4 л. Цей об’єм називають молярним об’ємом газу й позначають як л/моль.

Молярний об’єм можна розрахувати за формулою

.

2)  При постійному тиску й температурі густина газу визначається тільки його молярною масою.

    Це дозволяє ввести поняття відносної густини першого газу за другим:

,

де D — відносна густина, що показує, у скільки разів перший газ важчий за другий за однакових умов.

Найчастіше використовують відносну густину газу за воднем. Тоді:

; .

Можна розрахувати відносну густину за будь-яким газом.