قانون أفوغادرو




قانون أفوغادرو

Avogadro’s Law

توصل العالم أفوجادرو إلى أن الحجوم المتساوية من غازاتٍ مختلفة تحتوي العدد نفسه من الدقائق.

كما توصل إلى أن حجم المول الواحد من أي غاز في الظروف المعيارية يساوي 22,4 لتر، وتدعى هذه الكمية بالحجم المولي.

الظروف المعيارية: الضغط 1 ض جـ، درجة الحرارة صفر ْس.

 

التعبير الرياضي لقانون أفوجادرو

حيث:

ع1: عدد المولات في العينة الأولى.

ع2: عدد المولات في العينة الأولى.

وهذا يعني أنه إذا تضاعفت كمية الغاز فإن حجمه يتضاعف.

ومنه تم اشتقاق قانون الغاز العام.

 

قانون الغاز العام (قانون الغاز المثالي)

The Universal Gas Law

اشتقاق القانون

يتناسب حجم الغاز طردياً مع درجة الحرارة (شارل)، وعكسياً مع الضغط (بويل):

كما أن مضاعفة عدد مولات الغاز (ع) يؤدي إلى تضاعف حجمه (أفوجادرو):

وبتحويل التناسب إلى يساوي:

وهذا الثابت يرمز له بالرمز (ر) ويسمى ثابت الغاز العام:

وبترتيب حدود العلاقة الأخيرة نحصل على قانون الغاز المثالي:

حيث:

ض: الضغط (ضغط جوي).

ح: الحجم (لتر).

ع: عدد  المولات (مول).

ط: درجة الحرارة (كلفن).

ر: ثابت الغاز العام = 0,0821 ض جـ لتر / مول . كلفن

والغاز الذي يحقق هذه المعادلة يُسمى الغاز المثالي.

الغاز المثالي: غاز افتراضي لا وجود له في الطبيعة، يختلف عن الغازات الحقيقية في أنه لا يمكن إسالته مهما ارتفع الضغط الواقع عليه أو انخفضت درجة حرارته لعدم وجود قوى تجاذب بين جزيئاته.

 

الغاز المثالي

الغاز الحقيقي

الترابط بين جزيئاته معدومة

يوجد قوى ترابط بين جزيئاته

لا يمكن إسالته

يمكن إسالته

 

يعرف الغاز الذي يطيع قوانين الغازات بالغاز المثالي، ويعرف سلوكه بالسلوك المثالي للغاز، وفي الحقيقة فإن الغازات لا تسلك السلوك المثالي بل تحيد عنه بمقادير تختلف باختلاف التركيب الكيميائي للغاز، ولكن يمكن اتخاذ الغاز المثالي نموذجاً لمقارنة سلوك الغازات الحقيقية، فكلما اقترب الغاز الحقيقي في صفاته الفيزيائية من الغاز المثالي، اقترب سلوكه من سلوك الغاز المثالي.

 

وتحيد (تبتعد) الغازات الحقيقية عن السلوك المثالي في الظروف التالية:

1- عندما يتعرض الغاز الحقيقي لضغط مرتفع، تتزاحم جزيئات الغاز ويقترب بعضها من الآخر، وتزداد قوى التجاذب بين الجزيئات فيحيد الغاز عن السلوك المثالي.

2- عندما تنخفض درجة الحرارة تنكمش الغازات وتقترب جزيئاتها من بعض، وينتج عن ذلك زيادة قوى التجاذب بين الجزيئات. فيحيد الغاز عن السلوك المثالي.

3- طبيعة الغاز نفسه لها أهمية كبرى في حيود الغازات عن السلوك المثالي، فنجد أن الغازات التي تحتوي على ترابط هيدروجيني بين جزيئاتها مثل HF ، والغازات القطبية مثل HCl تحيد عن السلوك المثالي، أما الغازات غير القطبية مثل N2 فهي أقرب الغازات للسلوك المثالي.

 

أمثلة محلولة

مثال (1):

احسب ضغط 0,5 مول من غاز الأكسجين محصوراً في وعاء حجمه 4 لترات عند درجة 107هس. (اعتبر الثابت العام للغاز يساوي 0,08 ض جـ لتر/مول . كلفن).

 

الحل:

ض

؟؟

ح

4 لترات

ع

0,5 مول

ط

107 + 273 = 380 كلفن

ر

0,08 ض جـ لتر/مول . كلفن

 

ض ح = ع ط ر

ض × 4 = 0,5 × 380 × 0,08

ض = 3,8 ض جـ

 

مثال (2):

عند أي ضغط سوف يشغل 0,25 مول من غاز النتروجين N2 حجماً مقداره 10 لترات عند درجة 100هس؟

(اعتبر الثابت العام للغاز = 0,08 ض جـ لتر / مول . كلفن).

 

الحل:

ض ح = ع ط ر

ض × 10 = 0,25 × 373 × 0,08

ض = 0,765 ض جـ

 

مثال (3):

ما الحجم الذي تشغله عينة من غاز النتروجين N2 كتلتها 56 غ عند درجة 27هس، وضغط 1,2 ض جـ . (اعتبر الثابت العام للغاز يساوي 0,08 ض جـ لتر / مول . كلفن ، الكتلة المولية لـ N2 تساوي 28 غ/مول).

 

الحل:

نحسب عدد مولات الغاز من كتلته وكتلته المولية:

ض ح = ع ط ر

1,2 × ح = 2 × 300 × 0,08

ح = 40 لتر


التاريخ : 22 / 12 / 2018

التعليقات

عذرا يجب عليك تسجيل الدخول الى الموقع لكي تتمكن من اضافة تعليق