La Llei d'Avogadro és una de les lleis experimentals dels gasos, que en física estableix una relació entre volum i la quantitat d'àtoms o molècules que componen un gas.
El nom de la llei es va establir en honor a Amadeu Avogadro qui, el 1812, va plantejar la seva hipòtesi. La hipòtesi d'Avogadro era que dues mostres donades d'un gas ideal, del mateix volum i en les mateixes condicions de temperatura i de pressió contenen el mateix nombre de partícules.
En realitat, el comportament dels gasos reals és lleugerament diferent dels gasos ideals. Tot i que la llei d'Avogadro només es compleix de forma aproximada, continua sent una aproximació útil per als químics.
El principi d'Avogadro va permetre explicar dins del model atòmic de Dalton la llei experimental dels volums de combinació de la llei de Gay-Lussac.
El 1983, Émile Clapeyron va formular la llei dels gasos ideals combinant les lleis de Boyle, Charles i Gay-Lussac, juntament amb la d'Avogadro.
Què és la llei d'Avogadro?
La llei d'Avogadro és una de les lleis fonamentals dels gasos. La llei estableix que: “tots els casos que es troben les mateixes condicions de pressió, volum i temperatura tenen el mateix nombre de molècules”.
Com a exemple, si prenem volums idèntics de nitrogen i hidrogen i nitrogen en estat gasós amb les mateixes condicions de pressió i temperatura, observem que contenen el mateix nombre de molècules comportant-se segons les lleis dels gasos ideals.
La fórmula de la llei d'Avogadro
Aquesta llei estableix que tots els gasos que es troben en les mateixes condicions temperatura i pressió tenen la mateixa quantitat de substància que és proporcional al volum que ocupen.
Matemàticament, la fórmula de la llei d'Avogadro es pot expressar de la manera següent:
On:
-
V1 i V2 són els volums de dos gasos diferents
-
n1 y n2 son las cantidades de sustancia del gas (medida en moles) de ambos gases.
Com es pot observar, els volums són directament proporcionals als mols de gas de cada substància.
Què és el número d'Avogadro?
El nombre d'Avogadro (o constant d'Avogadro) és una constant física que representa el nombre d'àtoms o molècules en un mol d'una substància. S'expressa amb la lletra majúscula N i s'aproxima a 6,02 x 1023 .
Per exemple, un mol de carboni té 6.022 x 1023 àtoms i la seva massa és d'aproximadament 12 grams, (12.01070 ± 0.00080 g/mol).
Aplicacions de la llei d'Avogadro
La llei és important perquè permet calcular la quantitat duna substància a partir del nombre de mols de gas o la seva massa. També es pot fer servir per convertir entre diferents unitats de concentració, com molalitat i molaritat.
A més, la Llei d'Avogadro es pot utilitzar per calcular la quantitat de gas en un recipient a partir del nombre de mols o la pressió. També es pot fer servir per determinar la mida de les partícules en suspensió en un líquid.
Exemples de la llei d'Avogadro
Alguns exemples de la llei d'Avogadro són els següents:
-
Si la temperatura d'una mostra de l'element químic calci augmenta, aquest element s'expandirà i tindrà el mateix nombre total d'àtoms.
-
Quan s'infla un globus aerostàtic augmenta de volum en incrementar el nombre de mols d'aire. Posteriorment, en augmentar la temperatura es redueix la quantitat de mols perquè el volum es manté constant. Per això, la densitat del fluid disminueix i el globus puja.
