Gaz qonunlari. Gey-Lyussakning hajmiy nisbatlar qonuni. Avogadro qonuni
Kimyo sanoatida halq xo’jaligi uchun zarur bo’lgan ko’pchilik mahsulotlarni ishlab chiqarishda gaz moddalardan foydalaniladi. Shu sababli gaz moddalarning miqdoriy tavsifiga doir nazariy va amaliy ma’lumotlar bilan batafsilroq tanishib chiqish lozim.
Gazlar orasida bo’ladigan reaksiyalarni miqdoriy jihatdan dastlab tekshirgan olim gazlarning issiqdan kengayishi haqidagi mashhur qonunning yaratuvchisi fransuz olimi Gey-Lyussak bo’ldi. U, 1804 yildan 1808 yilgacha, reaksiyaga kirishadigan va reaksiya natijasida hosil bo’ladigan gazsimon moddalarning hajmlarini o’lchash bilan shug’ullandi.
Hajmiy nisbatlar qonuni. Reaksiyaga kirishadigan gazlar hajmlarining bir-biriga nisbati va reaksiyada hosil bo’ladigan gazsimon mahsulotlar hajmlariga nisbati kichik butun sonlar nisbati kabi bo’ladi.
Albatta, bunda reaksiyada ishtirok etadigan hamma gazlarning hajmlari bir hil bosim va bir hil harorat sharoitida o’lchanadi.
Gey-Lyussak qonunining to’g’riligiga ishonch hosil qilish uchun, gazsimon moddalar orasida bo’ladigan ba’zi reaksiyalarni ko’rib chiqamiz. Masalan, 2 hajm vodorod 1 hajm kislorod bilan yuqori haroratda reaksiyaga kirishganda 2 hajm suv bug’i hosil bo’ladi. Yoki 1 hajm vodorod 1 hajm xlor bilan birikib, 2 hajm vodorod xloridni hosil qiladi. E’tibor bergan bo’lsangiz, birinchi misolda vodorodning kislorod bilan birikishida, ularning hajmlari va hosil bo’ladigan suv bug’ining hajmi orasida juda oddiy nisbatlar bor.
O’zaro reaksiyaga kirishuvchi gazlarning hajmlari orasidagi nisbatlarning oddiyligi bu o’rinda gazlarning qandaydir asosiy xossasi, bosim va harorat o’zgarganda hamma gazlarning hajmi ham bir hilda o’zgarishi bilan ifodalanadigan xossasi barcha ximiklarni o’ziga jalb etdi. O’sha davr kimyogari Berseliusning fikriga ko’ra, bu xossa shundan iboratki, bir hil sharoitda olingan va hajmlari bir hil bo’lgan gazlardagi atomlar soni teng bo’ladi. Ammo, bu taxmin darhol bir necha ziddiyatga duch keldi. Darhaqiqat, hajmlari o’zaro bir hil bo’lgan gazlardagi atomlar soni teng bo’lsa, u holda, 1 hajm xlor va 1 hajm vodoroddan 1 hajmdan ortiq vodorod xlorid hosil bo’lmasligi kerak, chunki vodorod xloridning murakkab atomi, kam deganda 1 ta xlor va 1 ta vodoroddan iborat bo’lishi lozim. Holbuki, Gey-Lyussak tajribalarida 2 hajm vodorod xlorid hosil bo’lgan. Berseliusning fikri to’g’ri bo’lganda edi, 1 hajm vodorod bilan 1 hajm xlordan 1 hajm vodorod xlorid hosil bo’lgan bo’lardi:
Gey-Lyussak qonunlarini izohlab berishni yo’lini Italyan fizigi Avogadro topdi. U, 1811 yilda, har qanday moddaning mustaqil ravishda mavjud bo’la oladigan eng kichik zarrachasi- m o l e k u l a degan tushuncha kiritilsa va, atom tushunchasi ham saqlanib, atom turli birikmalaridagi elementning eng kichik miqdori deb hisoblansa, bu ziddiyatlar osongina bartaraf bo’ladi, deb ko’rsatdi. Shu bilan birga Avogadro oddiy moddalarning molekulalari elementar atomlarning aynan o’zi emasligini alohida ta’kidlab o’tdi; aksincha, oddiy moddalarning molekulalari odatda, bir hil atomlarning bir nechtasidan tuzilgan.
Avogadro gipotezasining asosiy qoidasi quyidagidan iborat:
Bir hil sharoitda (bir hil harorat va bir hil bosimda) va baravar hajmda olingan turli gazlarning molekulalari soni o’zaro teng bo’ladi.
Avogadro gipotezasi reaksiyaga kirishadigan va reaksiya natijasida hosil bo’ladigan gazlarning hajmlari orasidagi oddiy nisbatlarni izohlabgina qolmay, balki oddiy va murakkab gazlarning molekulalaridagi atomlar soni to’g’risida ham juda muhim ba’zi xulosalarni chiqarishga imkon berdi. Avogadro gipotezasi hilma-hil faktlar bilan tasdiqlandi va 1860 yildan boshlab Avogadro qonuni deb tan olindi.
Gey-Lyussakning hajmiy nisbatlar qonuni Avogadro qonuni asosida juda qulay izohlanadi. Masalan, 1 hajm vodorod 1 hajm xlor bilan birikib, 2 hajm vodorod xlorid hosil bo’lishini quyidagicha izohlash mumkin: vodorod va xlorning har bir molekulasi ikki atomdan iborat; vodorodning bitta atomi xlorning bitta atomi bilan birikib, bitta vodorod xlorid molekulasini hosil qiladi; vodorodning ikkinchi atomi esa xlorning ikkinchi atomi bilan birikib, yana bir vodorod xlorid molekulasini hosil qiladi; shunday qilib,
Avogadrodan mustaqil ravishda Amper ham Avogadro xulosasiga o’xshash xulosaga keldi. Amper o’z gipotezasini quyidagicha ta’rifladi: bir hil sharoitda molekulalar orasidagi masofa hamma gazlarda ham bir hildir.
Avogadro qonunidan uchta xulosa kelib chiqadi:
oddiy gazlarning molekulalari ikki atomdan iborat. Molekulyar massalarni aniqlash shuni ko’rsatdiki, oddiy gazlarning molekulalari ikki atomdan (H2, F2, CI2, O2, N2), nodir gazlarning molekulasi esa-bir atomdan tarkib topgan (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Nodir gazlar uchun “molekula” va “atom” tushunchalari teng qiymatlidir. Lekin ayrim oddiy moddalarning molekulalari uch va undan ko’p atomlardan tarkib topgan, masalan, ozon O3, fosfor P4 molekulalari, o’rtacha haroratda oltingugurt bug’lari S8.
normal sharoitda bir mol miqdordagi gaz 22,4 l hajmni egallaydi. Bu hajm gazning molyar hajmi (aniq qiymati 22,414 l/mol) deyiladi. Gazlarning molyar hajmi-bu modda hajmining shu moddaning miqdoriga nisbatidir: Vm = V . n
bir hil sharoitda baravar hajmda olingan ikki gaz massalari orasidagi nisbat shu gazlarning molekulyar massalari orasidagi nisbatga teng. m1:m2=M1:M2. Bundan, bir gaz hajmi massasining xuddi shunday hajmdagi ikkinchi gaz (o’sha sharoitlarda olingan) massasiga nisbati birinchi gazning ikkinchi gazga nisbatan zichligi deyiladi (D harfi bilan ifodalanadi):
Gazsimon moddalarning hajmi va miqdori uning tarkibidagi zarracha
(molekula, atom)lar soniga bevosita bog’liqdir. Ma’lum bir miqdordagi modda molekulalari soni bir-biriga teng bo’ladi. Har qanday moddaning
“1 mol” miqdori tarkibida 6,02•1023ta zarracha (molekula, atom, ion) lar bo’ladi. Bu Avogadro soni deyiladi.
|
