HUKUM AVOGADRO: UNIT PENGUKURAN DAN EKSPERIMEN - KIMIA - 2025

The Hukum Avogadro mendalilkan bahwa volume yang sama dari semua gas, di dalam suhu dan tekanan yang sama, memiliki jumlah molekul yang sama. Amadeo Avogadro, seorang fisikawan Italia, mengajukan dua hipotesis pada tahun 1811: yang pertama mengatakan bahwa atom-atom gas unsur bersama-sama dalam molekul, bukan berada sebagai atom yang terpisah, seperti yang dikatakan John Dalton.

Hipotesis kedua mengatakan bahwa volume gas yang sama pada tekanan dan suhu konstan memiliki jumlah molekul yang sama. Hipotesis Avogadro terkait jumlah molekul dalam gas tidak diterima hingga tahun 1858, ketika ahli kimia Italia Stanislao Cannizaro membangun sistem logika kimia berdasarkan itu.

Berikut ini dapat disimpulkan dari hukum Avogadro: untuk massa tertentu dari gas ideal, volume dan jumlah molekul berbanding lurus jika suhu dan tekanan konstan. Ini juga menyiratkan bahwa volume molar dari gas-gas yang berperilaku ideal adalah sama untuk semua.

Misalnya, sejumlah balon, berlabel A sampai Z, semuanya diisi sampai dipompa ke volume 5 liter. Setiap huruf berhubungan dengan spesies gas yang berbeda; artinya, molekulnya memiliki karakteristiknya sendiri. Hukum Avogadro menyatakan bahwa semua balon memiliki jumlah molekul yang sama.

Jika balon sekarang digelembungkan menjadi 10 liter, menurut hipotesis Avogadro, dua kali jumlah mol gas awal yang akan dimasukkan.

Terdiri dari apa dan satuan pengukuran

Hukum Avogadro menyatakan bahwa, untuk massa gas ideal, volume gas dan jumlah mol berbanding lurus jika suhu dan tekanan konstan. Secara matematis dapat diungkapkan dengan persamaan sebagai berikut:

V / n = K

V = volume gas, umumnya dinyatakan dalam liter.

n = jumlah zat yang diukur dalam mol.

Juga, dari apa yang disebut hukum gas ideal kita memiliki yang berikut:

PV = nRT

P = tekanan gas biasanya dinyatakan dalam atmosfer (atm), dalam mm merkuri (mmHg) atau dalam Pascal (Pa).

V = volume gas yang dinyatakan dalam liter (L).

n = jumlah mol.

T = suhu gas yang dinyatakan dalam derajat Celcius, derajat Fahrenheit atau derajat Kelvin (0 ºC sama dengan 273,15K).

R = konstanta universal gas ideal, yang dapat dinyatakan dalam berbagai satuan, di antaranya yang menonjol: 0,08205 L · atm / K.mol (L · atm K ^-1 .mol ^-1 ); 8,314 J / K. mol (JK ^-1 .mol ^-1 ) (J adalah joule); dan 1,987 kal / Kmol (kal.K ^-1 .mol ^-1 ) (kal adalah kalori).

Pengurangan nilai R jika dinyatakan dalam L

Volume yang ditempati satu mol gas pada atmosfer bertekanan dan 0 ºC yang setara dengan 273K adalah 22,414 liter.

R = PV / T

R = 1 atm x 22.414 (L / mol) / (273 ºK)

R = 0,082 L atm / mol.K

Persamaan gas ideal (PV = nRT) dapat dituliskan sebagai berikut:

V / n = RT / P.

Jika suhu dan tekanan diasumsikan konstan, karena R konstan, maka:

RT / P = K

Kemudian:

V / n = K

Ini adalah konsekuensi dari hukum Avogadro: adanya hubungan yang konstan antara volume yang ditempati oleh gas ideal dan jumlah mol gas tersebut, untuk suhu dan tekanan yang konstan.

Bentuk biasa dari hukum Avogadro

Jika Anda memiliki dua gas, persamaan sebelumnya menjadi sebagai berikut:

V ₁ / n ₁ = V ₂ / n ₂

Ekspresi ini juga ditulis sebagai:

V ₁ / V ₂ = n ₁ / n ₂

Di atas menunjukkan hubungan proporsionalitas yang ditunjukkan.

Dalam hipotesisnya, Avogadro mengemukakan bahwa dua gas ideal dengan volume dan suhu serta tekanan yang sama mengandung jumlah molekul yang sama.

Lebih lanjut, hal yang sama berlaku untuk gas nyata; sebagai contoh, volume yang sama dari O ₂ dan N ₂ mengandung jumlah molekul yang sama bila berada pada suhu dan tekanan yang sama.

Gas nyata menunjukkan penyimpangan kecil dari perilaku ideal. Namun, hukum Avogadro kira-kira berlaku untuk gas nyata pada tekanan cukup rendah dan suhu tinggi.

Konsekuensi dan implikasi

Konsekuensi paling signifikan dari hukum Avogadro adalah bahwa konstanta R untuk gas ideal memiliki nilai yang sama untuk semua gas.

R = PV / nT

Jadi jika R konstan untuk dua gas:

P ₁ V ₁ / nT ₁ = P ₂ V ₂ / n ₂ T ₂ = konstan

Sufiks 1 dan 2 mewakili dua gas ideal yang berbeda. Kesimpulannya adalah bahwa konstanta gas ideal untuk 1 mol gas tidak bergantung pada sifat gas. Kemudian volume yang ditempati oleh jumlah gas ini pada suhu dan tekanan tertentu akan selalu sama.

Konsekuensi penerapan hukum Avogadro adalah ditemukannya 1 mol gas menempati volume 22,414 liter pada tekanan 1 atmosfer dan pada suhu 0 ºC (273K).

Konsekuensi nyata lainnya adalah sebagai berikut: jika tekanan dan suhu konstan, ketika kuantitas gas dinaikkan, volumenya juga akan meningkat.

asal

Pada tahun 1811 Avogadro mengajukan hipotesisnya berdasarkan teori atom Dalton dan hukum Gay-Lussac tentang vektor gerak molekul.

Gay-Lussac menyimpulkan pada tahun 1809 bahwa "gas, dalam proporsi berapa pun mereka dapat digabungkan, selalu memunculkan senyawa yang unsur-unsurnya diukur dalam volume selalu kelipatan dari yang lain".

Penulis yang sama juga menunjukkan bahwa "kombinasi gas selalu terjadi menurut hubungan yang sangat sederhana dalam volume."

Avogadro mencatat bahwa reaksi kimia fase gas melibatkan spesies molekuler dari reaktan dan produk.

Menurut pernyataan ini, hubungan antara molekul reaktan dan produk harus berupa bilangan bulat, karena tidak mungkin ada kerusakan ikatan sebelum reaksi (atom individu). Namun, besaran molar dapat dinyatakan sebagai nilai pecahan.

Untuk bagiannya, hukum volume kombinasi menunjukkan bahwa hubungan numerik antara volume gas juga sederhana dan bilangan bulat. Ini menghasilkan hubungan langsung antara volume dan jumlah molekul dari spesies gas.

Hipotesis Avogadro

Avogadro mengusulkan bahwa molekul gas bersifat diatomik. Ini menjelaskan bagaimana dua volume molekul hidrogen bergabung dengan satu volume oksigen molekul menghasilkan dua volume air.

Lebih lanjut, Avogadro mengusulkan bahwa jika volume gas yang sama mengandung jumlah partikel yang sama, rasio massa jenis gas harus sama dengan rasio massa molekul partikel ini.

Jelasnya, membagi d1 dengan d2 menghasilkan hasil bagi m1 / m2, karena volume yang ditempati oleh massa gas adalah sama untuk kedua spesies dan membatalkan:

d1 / d2 = (m1 / V) / (m2 / V)

d1 / d2 = m1 / m2

Nomor Avogadro

Satu mol mengandung 6,022 x 10 ²³ molekul atau atom. Angka ini disebut bilangan Avogadro, meski bukan dia yang menghitungnya. Jean Pierre, pemenang Hadiah Nobel 1926, melakukan pengukuran yang sesuai dan menyarankan nama tersebut untuk menghormati Avogadro.

Eksperimen Avogadro

Demonstrasi yang sangat sederhana dari hukum Avogadro terdiri dari menempatkan asam asetat dalam botol kaca dan kemudian menambahkan natrium bikarbonat, menutup mulut botol dengan balon yang mencegah masuk atau keluarnya gas dari dalam botol .

Asam asetat bereaksi dengan natrium bikarbonat, sehingga melepaskan CO ₂ . Gas terakumulasi di dalam balon yang menyebabkan inflasi. Secara teoritis, volume yang dicapai balon sebanding dengan jumlah molekul CO ₂ , sebagaimana dinyatakan dalam hukum Avogadro.

Namun, percobaan ini memiliki batasan: balon adalah benda elastis; oleh karena itu, ketika dindingnya memanjang karena akumulasi CO ₂ , di dalamnya akan dihasilkan gaya yang melawan peregangannya dan mencoba untuk mengurangi volume balon.

Bereksperimen dengan wadah komersial

Eksperimen ilustratif lain dari hukum Avogadro disajikan dengan penggunaan kaleng soda dan botol plastik.

Dalam kasus kaleng soda, natrium bikarbonat dituangkan ke dalamnya dan kemudian larutan asam sitrat ditambahkan. Senyawa bereaksi satu sama lain menghasilkan pelepasan gas CO ₂ , yang terakumulasi di dalam kaleng.

Selanjutnya, larutan natrium hidroksida pekat ditambahkan, yang memiliki fungsi "menahan" CO ₂ . Akses ke bagian dalam kaleng kemudian segera ditutup dengan menggunakan selotip.

Setelah waktu tertentu terlihat bahwa kaleng berkontraksi, hal ini menunjukkan adanya penurunan CO ₂ . Kemudian, dapat diperkirakan bahwa terjadi penurunan volume kaleng yang sesuai dengan penurunan jumlah molekul CO ₂ , menurut hukum Avogadro.

Dalam percobaan dengan botol, prosedur yang sama dilakukan seperti pada kaleng soda, dan bila NaOH ditambahkan, mulut botol ditutup dengan tutupnya; demikian pula, terlihat adanya kontraksi pada dinding botol. Hasilnya, analisis yang sama seperti dalam kasus soda dapat dilakukan.

Contoh

Tiga gambar di bawah ini mengilustrasikan konsep hukum Avogadro, yang menghubungkan volume yang ditempati gas dan jumlah molekul reaktan dan produk.

ATAU

Volume gas hidrogen dua kali lipat, tetapi ia menempati wadah dengan ukuran yang sama dengan gas oksigen.

N

N

Referensi

1. Bernard Fernandez, PhD. (Februari 2009). Dua Hipotesis Avogadro (1811). . Diambil dari: bibnum.education.fr
2. Nuria Martínez Medina. (5 Juli 2012). Avogadro, ilmuwan besar Italia di abad ke-19. Diambil dari: rtve.es
3. Muñoz R. dan Bertomeu Sánchez JR (2003) Sejarah sains dalam buku teks: Hipotesis Avogadro, Enseñanza de las Ciencias, 21 (1), 147-161.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (1 Februari 2018). Apa Hukum Avogadro? Diambil dari: thoughtco.com
5. Editor Encyclopaedia Britannica. (2016, 26 Oktober). Hukum Avogadro. Encyclopædia Britannica. Diambil dari: britannica.com
6. Yang, SP (2002). Produk rumah tangga yang digunakan untuk menutup wadah tertutup dan menunjukkan Hukum Avogadro. Chem. Educator. Vol: 7, halaman: 37-39.
7. Glasstone, S. (1968). Risalah tentang Kimia Fisik. 2 ^memberikan Exp. Editorial Aguilar.