Determinazione del Volume Molare di un Gas e Verifica dell'Ipotesi di Avogadro

Obiettivi

Determinare il volume molare di un gas.

Verificare l'ipotesi di Avogadro.

Comprendere il concetto di reagente limitante e reagente in eccesso in una reazione chimica.

Determinare la quantità stechiometrica di reagenti necessari per produrre una data quantità di prodotti.

Determinare la resa percentuale di una reazione chimica.

Introduzione

Uno dei punti importanti evidenziati in questa esperienza è che uno dei prodotti della reazione è un gas. Questo prodotto verrà raccolto e si determinerà il suo volume molare. L'ipotesi di Avogadro afferma che due gas aventi lo stesso volume (alla stessa pressione e temperatura) devono contenere lo stesso numero di molecole. Ogni molecola, a seconda degli atomi che la compongono, ha una massa specifica. Così, è possibile determinare la massa relativa di un gas in base al volume che occupa. L'ipotesi di Avogadro ci ha permesso di determinare la massa molecolare relativa dei gas.

Considerazioni Logiche

1. La massa di 1 litro di qualsiasi gas è la massa di tutte le molecole del gas.
2. Un litro di qualsiasi gas contiene lo stesso numero di molecole.
3. Pertanto, un litro di un gas ha il doppio della massa di un litro di un altro gas, se ogni molecola del primo gas pesa il doppio della molecola del secondo gas.
4. In generale, le masse relative delle molecole di tutti i gas possono essere determinate pesando volumi uguali di gas.

Sotto pressione e temperatura normali (NPT) [P = 1 atm e T = 273 K] un litro di idrogeno pesa 0,09 g e un litro di ossigeno pesa 1,43 g. Secondo l'ipotesi di Avogadro, entrambi i gas hanno lo stesso numero di molecole. La proporzione dei pesi fra i due gas è 1,43 / 0,09 = 15,9 (circa) 16. Quindi, il rapporto tra la massa di una molecola di ossigeno e di idrogeno è 16 a 1. Le masse atomiche relative elencate nella tavola periodica sono considerate da un volume di 22,4 litri a NPT.

Gas

Lo stato di aggregazione della materia in cui le sostanze non hanno forma o volume proprio, adottando quelli dei contenitori che li contengono.

Gas Ideale

Un gas ideale è un gas ipotetico di particelle puntiformi, senza attrazione o repulsione fra loro e le cui collisioni sono perfettamente elastiche.

Equazione del Volume Molare di un Gas Ideale

PV = nRT

Il volume molare di un gas è il volume occupato da una mole di qualsiasi gas. Il volume molare di un gas in condizioni NPT è 22,4 litri, il che significa che una mole di un gas e una mole di un altro gas occupano lo stesso volume alle stesse condizioni di pressione e temperatura.

Principio di Avogadro

Volumi uguali di diverse sostanze gassose, misurati nelle stesse condizioni di pressione e temperatura, contengono lo stesso numero di particelle.

Pressione di un Gas

La pressione di un gas è data dalla forza esercitata sulla superficie dalle molecole di gas che si scontrano tra loro e con le pareti del contenitore.

Volume di un Gas

Il volume di un gas rappresenta le dimensioni dello spazio occupato dal gas. In un sistema chiuso, il gas occupa l'intero volume del sistema.

Variabili che Influenzano il Comportamento di un Gas

Pressione, temperatura, quantità, volume, densità.