アボガドロの法則では 、 同じ温度と圧力で等しい量のすべてのガスが同じ数の分子を持っていると仮定しました。イタリアの物理学者であるアマデオアボガドロは1811年に2つの仮説を提案しました。最初のものは、元素ガスの原子が別々の原子として存在するのではなく、分子内で一緒になっているということです。
2番目の仮説は、一定の圧力と温度で等しい体積のガスが同じ数の分子を持っていると言います。ガス中の分子数に関するアボガドロの仮説は、1858年にイタリアの化学者スタニスラオカニザロがそれに基づいて化学の論理システムを構築するまで受け入れられませんでした。
以下はアボガドロの法則から推定できます。理想気体の特定の質量に対して、温度と圧力が一定の場合、その体積と分子数は直接比例します。これは、理想的に動作するガスのモル体積がすべて同じであることも意味します。
たとえば、AからZまでのラベルが付いた多数のバルーンが与えられた場合、それらは5リットルの容量まで膨張するまですべて充填されます。各文字は異なるガス種に対応しています。つまり、その分子には独自の特性があります。アボガドロの法則は、すべての風船が同数の分子を収容することを定めています。
アボガドロの仮説によれば、気球が10リットルに膨張した場合、最初の2倍のモル数のガスが導入されます。
構成内容と測定単位
アボガドロの法則によれば、理想気体の質量では、温度と圧力が一定であれば、気体の体積とモル数は正比例します。数学的には、次の式で表すことができます。
V / n = K
V =一般にリットルで表されるガスの体積。
n =モルで測定された物質の量。
また、いわゆる理想気体の法則から、次のようになります。
PV = nRT
P =ガス圧は通常、大気（atm）、水銀柱mm（mmHg）、またはパスカル（Pa）で表されます。
V =リットル（L）で表されるガスの体積。
n =モル数。
T =摂氏、華氏またはケルビンで表されるガスの温度（0ºCは273.15Kに等しい）。
以下は、目立つそのうちいくつかの単位で表すことができる理想的なガスのR =普遍定数、：0.08205 L・ATM / K.mol（K ATM L・-1 .mol -1）。8.314 J / K. mol（JK -1 .mol -1）（Jはジュール）; および1.987 cal / Kmol（cal。K -1 .mol -1）（calはカロリー）。
Lで表した場合のRの値の控除
1モルのガスが、圧力273 Kに相当する0℃の雰囲気で占める体積は22.414リットルです。
R = PV / T
R = 1 atm x 22,414（L / mol）/（273ºK）
R = 0.082 L atm / mol.K
理想的なガス方程式（PV = nRT）は、次のように記述できます。
V / n = RT / P
Rが定数であるため、温度と圧力が一定であると仮定すると、次のようになります。
RT / P = K
次に：
V / n = K
これはアボガドロの法則の結果です。一定の温度と圧力に対して、理想的なガスが占める体積とそのガスのモル数の間に一定の関係が存在することです。
通常のアボガドロの法則
2つのガスがある場合、前の方程式は次のようになります。
V 1 / n 1 = V 2 / n 2
この式は、次のようにも記述されます。
V 1 / V 2 = n 1 / n 2
上記は比例関係を示したものです。
アボガドロは彼の仮説で、同じ体積、同じ温度、同じ圧力の2つの理想的なガスには同じ数の分子が含まれていると指摘しました。
拡大すると、同じことが実際のガスにも当てはまります。たとえば、O 2とN 2の体積が同じであれば、同じ温度と圧力で同じ数の分子が含まれます。
実際のガスは、理想的な動作からのわずかな逸脱を示します。ただし、アボガドロの法則は、十分に低い圧力と高温で実際のガスに対してほぼ有効です。
結果と影響
アボガドロの法則の最も重要な結果は、理想ガスの定数Rがすべてのガスで同じ値になることです。
R = PV / nT
したがって、Rが2つのガスに対して一定である場合：
P 1 V 1 / nT 1 = P 2 V 2 / n 2 T 2 =一定
接尾辞1と2は、2つの異なる理想気体を表しています。結論として、1モルのガスに対する理想的なガス定数は、ガスの性質とは無関係です。その場合、所定の温度と圧力でこの量のガスが占める体積は常に同じになります。
アボガドロの法則を適用した結果、圧力1気圧、温度0℃（273K）で、ガス1モルが体積22.414リットルを占めることがわかりました。
もう1つの明らかな結果は次のとおりです。圧力と温度が一定の場合、ガスの量を増やすと、その体積も増加します。
起源
1811年、アボガドロはダルトンの原子理論と分子の運動ベクトルに関するゲイ・ルサックの法則に基づく彼の仮説を提唱しました。
Gay-Lussacは1809年に「ガスは、それらを組み合わせることができる比率で、常に、体積で測定される要素が常に他の倍数である化合物を生成する」と結論付けました。
同じ著者はまた、「ガスの組み合わせは常に、体積の非常に単純な関係に従って行われる」ことを示しました。
アボガドロ氏は、気相化学反応には反応物と生成物の両方の分子種が関係していると指摘した。
この説明によれば、反応前の結合の切断（個々の原子）が存在する可能性は低いため、反応物と生成物の分子の関係は整数でなければなりません。ただし、モル量は分数値として表すことができます。
部分的には、結合体積の法則は、気体体積間の数値関係も単純かつ整数であることを示しています。これにより、気体種の体積と分子数が直接関連付けられます。
アボガドロ仮説
アボガドロは、ガス分子は二原子であると提案しました。これは、2体積の分子水素が1体積の分子酸素と結合して2体積の水を生成する方法を説明しました。
さらに、アボガドロは、等量のガスに同数の粒子が含まれている場合、ガスの密度の比はこれらの粒子の分子量の比と等しくなければならないことを提案しました。
明らかに、d1をd2で除算すると、商m1 / m2が生じます。これは、気体の質量が占める体積が両方の種で同じであり、相殺されるためです。
d1 / d2 =（m1 / V）/（m2 / V）
d1 / d2 = m1 / m2
アボガドロ数
1モルには6.022 x 10 23の分子または原子が含まれます。この数字はアボガドロ数と呼ばれていますが、彼はそれを計算したものではありませんでした。1926年にノーベル賞を受賞したジャンピエールは、対応する測定を行い、アボガドロに敬意を表して名前を提案しました。
アボガドロの実験
アボガドロの法則の非常に簡単なデモンストレーションは、酢酸をガラス瓶に入れ、次に炭酸水素ナトリウムを追加し、ボトルの内側からのガスの出入りを防ぐバルーンでボトルの口を閉じることで構成されています。
酢酸は重炭酸ナトリウムと反応し、CO 2を放出します。ガスがバルーンに蓄積し、膨張を引き起こします。理論的には、アボガドロの法則で述べられているように、バルーンが到達する体積はCO 2分子の数に比例します。
ただし、この実験には制限があります。バルーンは弾性体です。したがって、CO 2の蓄積により壁が拡張すると、拡張に対抗する力が発生し、バルーンの体積を減少させようとします。
市販の容器で実験する
アボガドロの法則の別の実例となる実験は、ソーダ缶とペットボトルの使用で示されます。
ソーダ缶の場合、重炭酸ナトリウムを注ぎ、クエン酸溶液を加えます。化合物は互いに反応して、CO 2ガスを放出し、缶の中に蓄積します。
続いて、ＣＯ２を「隔離する」機能を有する濃水酸化ナトリウム溶液が添加される。次に、マスキングテープを使用して、缶の内部へのアクセスをすばやく閉じます。
一定時間後、缶が収縮し、CO 2の存在が減少したことがわかります。そして、アボガドロの法則によれば、CO 2分子の数の減少に対応する缶の容積の減少があると考えることができます。
ボトルの実験では、ソーダ缶の場合と同じ手順に従い、NaOHを加えると、ボトルの口が蓋で閉じられます。同様に、ボトルの壁の収縮が観察されます。これにより、ソーダの場合と同様の分析を行うことができます。
例
以下の3つの画像は、ガスが占める体積と、反応物質と生成物の分子の数に関連するアボガドロの法則の概念を示しています。
または
水素ガスの体積は2倍ですが、ガス状酸素と同じサイズの容器を使用します。
N
N
参考文献
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