Кіріспе

Тұрақты температура мен қысымдағы газдың көлемі мен мөлшері арасындағы байланыс

Авогадро заңы (кейде Авогадро гипотезасы немесе Авогадро принципі деп аталады) немесе Авогадро-Ампер гипотезасы – газдың көлемін газдың зат мөлшерімен байланыстыратын тәжірибелік газ заңы. Бұл заң – идеал газ заңының нақты бір жағдайы. Қазіргі кездегі тұжырымдамасы:
<blockquote>
Авогадро заңы былай демелі: "барлық газдардың бірдей температура мен қысымдағы тең көлемдеріндегі молекулалардың саны бірдей болады". Ол, егер идеал газдың екі үлгісі бірдей көлемде, температурада және қысымда болса, онда олардың молекулаларының саны да бірдей болады деп болжады. Мысалы, газ тәрізді сутегі мен азоттың тең көлемдерінде, бірдей температура мен қысымда бірдей мөлшерде молекулалар болады және олар идеал газ сияқты мінез-құлық көрсетеді. Іс жүзінде, нақты газдар идеалды мінез-құлықтан шалғайтындықтан, заң шамамен ғана орындалады, бірақ ғалымдар үшін бәрібір пайдалы жуықтау болып табылады.

Тарихи деректері мен ықпалы

Авогадро гипотезасы (алғашқыда осылай аталған) Бойль заңы (1662), Чарльз заңы (1787) және Гей-Луссак заңы (1808) сияқты бұрынғы эмпирикалық газ заңдарының дәстүрінде жасалған. Гипотезаны алғаш рет 1811 жылы Амадео Авогадро жариялаған, ол Дальтонның атомдық теориясын Джозеф Луи Гей-Луссактың кейбір газдардың әртүрлі негізгі заттардан (молекулалардан) тұратын, толық сан қатынастарындағы «үйлеспейтін» идеясымен келістірді. 1814 жылы Авогадродан тәуелсіз Андре Мари Ампер осыған ұқсас қорытындылармен бірдей заңды жариялады. Ампер Францияда көбірек танымал болғандықтан, гипотеза онда көбінесе Ампер гипотезасы деп аталды, ал кейінірек Авогадро-Ампер гипотезасы немесе тіпті Ампер-Авогадро гипотезасы деп те аталды. Шарль Фредерик Герхардт пен Огюст Лоранның органикалық химия саласындағы тәжірибелік зерттеулері Авогадро заңының газдағы молекулалардың бірдей мөлшерінің бірдей көлемді иеленуін түсіндіретінін көрсетті. Дегенмен, кейбір бейорганикалық заттармен жасалған тәжірибелер заңға қатысты айқайшылықтарды көрсетті. Бұл көрінетін қайшылықты, ақырында, 1860 жылы Карлсруэ конгресінде, Авогадроның қайтыс болғаннан кейін төрт жыл өткен соң, Станислао Канниццаро шешті. Ол бұл айқайшылықтардың белгілі бір температурадағы молекулалық диссоциацияларға байланысты екенін және Авогадро заңы молекулалық массаны ғана емес, атомдық массаны да анықтайтынын түсіндірді.

Идеалдық газ заңы

Бойль, Чарльз және Гей-Люсак заңдары, Авогадро заңымен бірге, 1834 жылы Эмиль Клэперонмен біріктіріліп, идеалдық газ заңының пайда болуына әкелді. 19 ғасырдың соңында Август Крониг, Рудольф Клаузиус, Джеймс Клерк Максвелл және Людвиг Болцман сияқты ғалымдардың одан әрі дамытулары газдардың кинетикалық теориясын тудырды – бұл газдағы атомдар/молекулалардың қозғалысынан статистикалық нәтиже ретінде идеалдық газ заңын шығаруға мүмкіндік беретін микроскопиялық теория.

Авогадро тұрақтысы

Авогадро заңы ыдыстағы газдың мөлшерін есептеуге мүмкіндік береді. Осы жаңалықтың арқасында 1865 жылы Иоганн Йозеф Лошмидт алғаш рет молекуланың мөлшерін бағалап шығарды. Оның есептеулері макроскопиялық және атомдық шамалар арасындағы қатынасты білдіретін Лошмидт тұрақтысы деген ұғымды тудырды. 1910 жылы Милликанның май тамшысы тәжірибесі электрон зарядын анықтады; оны Майкл Фарадейдің 1834 жылы тапқан Фарадей тұрақтысымен қолданып, заттың бір моліндегі бөлшектер санын анықтауға болады. Сонымен қатар, Жан Батист Перриннің жоғары дәлдікті тәжірибелері Авогадро санын бір грамм-молекула оттегідегі молекулалар саны ретінде анықтауға әкелді. Перрин осы санды Авогадроның осы атпен аталатын заңын ашқаны үшін құрмет көрсету мақсатында оның есімімен атады. Кейіннен Халықаралық бірліктер жүйесін стандарттау Авогадро тұрақтысының қазіргі заманғы анықтамасын енгізді.

Молярлық көлем

Стандартты температура және қысымда (100 кПа және 273,15 К) Авогадро заңының көмегімен идеал газдың молярлық көлемін анықтауға болады: