Работы Гей-Люссака



В 1808 году французский физик и химик Гей-Люссак изучал одну незамысловатую химическую реакцию. Во взаимодействие вступали два газа: хлороводород и аммиак, вследствие чего образовывалось твердое кристаллическое вещество - хлорид аммония. Ученый заметил кое-что необычное: чтобы реакция осуществилась, требуется одинаковое количество обоих газов. Избыток любого из газов просто не прореагирует с другим газом. При недостатке одного из них реакция вообще не будет протекать.


Гей-Люссак изучал и другие взаимодействия между газами. В любых реакциях наблюдалась интересная закономерность: количество газов, вступивших в реакцию, должно быть либо одинаково, либо отличаться в целое число раз. Например, смесь одной части кислорода с двумя частями водорода образует водяной пар, если в колбе произвести достаточно мощный взрыв.

Закон Авогадро



Гей-Люссак не попытался выяснить, почему реакции протекают только с газами, взятыми в определенных соотношениях. Авогадро изучил его работы и выдвинул гипотезу о том, что равные объемы газов содержат одно и то же число молекул. Только в этом случае все молекулы одного газа могли прореагировать с молекулами другого, избыток же (если таковой имелся) не вступал во взаимодействие.

Эта гипотеза подтвердилась многочисленными экспериментами, которые провел Авогадро. Окончательная формулировка его закона звучит так: равные объемы газов при одинаковых температурах и давлениях содержат одно и то же количество молекул. Оно определяется числом Авогадро Nа, которое равно 6,02*1023 молекул. Эту величину используют для решения многочисленных газовых задач. Этот закон не работает в случае твердых тел и жидкостей. В них, в отличие от газов, наблюдаются гораздо более мощные силы межмолекулярного взаимодействия.

Следствия из закона Авогадро



Из этого закона вытекает очень важное утверждение. Молекулярная масса любого газа должна быть пропорциональна его плотности. Получается, что M=K*d, где M - молекулярная масса, d - плотность соответствующего газа, а K - некий коэффициент пропорциональности.

K одинаков для всех газов, находящихся в равных условиях. Он равен примерно 22,4 л/моль. Это очень важная величина. Она показывает объем, который занимает один моль газа при нормальных условиях (температура 273 К или 0 градусов Цельсия и давление 760 мм.рт.ст.). Ее нередко называют молярным объемом газа.