Закон объемных отношений

Закон объемных отношенийЧтобы пояснить этот вывод, рассмотрим эти варианты, используя закон объёмных отношений, закон Авогадро и результаты анализа воды (соотношение масс водорода и кислорода в ней равно 1 : 8). Запишем соответствующие схемы, а затем уравнения реакций для разных предположений. Вариант 1. Молекулы водорода двухатомные, а кислорода — одноатомные. Уравнение реакции: Н2 + О > Н4О. Подбираем коэффициенты (это числа перед формулами веществ, они должны быть такими, чтобы число атомов в молекулах исходных веществ и продуктов было одинаковым, поскольку атомы в ходе реакции не создаются и не исчезают): 2Н2 + О = Н4О. Соотношение объёмов газов 2:1:1. Вариант 2. Молекулы и водорода, и кислорода двухатомные.

Уравнение реакции после подбора коэффициентов: 2Н2 + О2 = 2Н2О.

Соотношение объёмов 2:1:2. Вариант 3- Молекулы водорода одноатомные, а кислорода — двухатомные. Уравнение реакции после подбора коэффициентов: 2Н + О2 = 2ОН. Соотношение объёмов 2:1:2. Итак, первый вариант мы можем сразу отбросить, тогда как второй и третий соответствуют эксперименту.

Какой из них правильный?

Ответить на этот вопрос можно лишь на основании других опытов.

Из них следует, например, что равные объёмы водорода и хлора дают удвоенный объём хлороводорода. Этот факт сразу отвергает возможность одноатомных молекул водорода: реакция Н + CI = НС1 не даёт удвоенного объёма НС1. Не годятся и уравнения типа Н + С12 = НС12.

Получить удвоенный объём хлороводорода можно лишь для такой реакции: 2Н2 + С12 = = 2НС1.

Следовательно, молекулы водорода (а также хлора и кислорода!) двухатомные и верно уравнение во втором из рассмотренных выше вариантов: 2Н2 + О2 = 2Н2О.

Удивительно, что такие не очень сложные логические построения на протяжении долгого времени не могли убедить некоторых химиков в справедливости (и мощи) закона Авогадро.

К сожалению, теория Авогадро в течение нескольких десятилетий оставалась практически незамеченной. Вероятно, отчасти это объясняется тем, что в то время отсутствовала простая и ясная запись формул и уравнений химических реакций.

Берцелиус, имевший непререкаемый авторитет среди химиков, отверг гипотезу Авогадро.

С ним согласились и другие химики.

Например, Джон Дальтон указывал, что если бы 1 л азота и 1 л кислорода содержали одинаковое число молекул, то в соответствии с уравнением реакции N + О = NO при взаимодействии этих газов образовался бы 1 л оксида азота NO. А это противоречило эксперименту: 1 л азота и 1 л кислорода давали два литра NO. На этом основании Дальтон, Берцелиус и большинство других химиков отвергли гипотезу Авогадро как не соответствующую экспериментальным данным.

Им не приходило в голову, что в молекулах азота и кислорода по два атома, так что уравнение реакции имеет вид N2 + О2 = 2NO! Когда в 1894-1898 годах были открыты благородные газы — гелий, неон, аргон, криптон и ксенон, закон Авогадро помог установить, сколько атомов в молекулах этих газов. Химики не могли получить никаких соединений этих газов с другими элементами и потому назвали их инертными газами (первое соединение ксенона с фтором было получено лишь в 1962 г.). Но можно было определить плотность этих газов, то есть относительную массу их молекул.

И вот что оказалось.

В таблице Менделеева газы азот, кислород, фтор и неон идут один за другим под номерами 7, 8, 9 и 10. А какова плотность этих газов?

Плотность азота (при нормальных условиях, то есть при температуре 0 С и давлении 1 атм.) равна 1,25 г/л, плотность кислорода — 1,43 г/л, плотность фтора — 1,69 г/л, а плотность неона при тех же условиях — всего 0,9 г/л. Как объяснить такую аномалию? Очень просто: молекулы азота, кислорода и фтора содержат по два атома (N2, 02, F2), а молекулы неона одноатомные (Ne). Действительно, если неон — инертный газ, то его атомы не могут соединяться не только с атомами других элементов, но и друг с другом.

Если бы молекулы неона были двухатомными, их плотность должна была быть примерно 1,8 г/л!

Читайте так же:

Комментарии запрещены.

О химии и химиках
  • Репетитор – это не обязательно

    06.09.2017

    Очень примечательным и ободряющим для российских граждан является тот факт, что во всем мире репетиторство развивается не менее бурными темпами, чем в России. Ведь когда на законодательном уровне было закреплено единый... 
    Читать полностью

  • Чудеса для разминки

    02.02.2017

    Если чего-нибудь не раздобудешь, неважно. Пропусти опыт и переходи к следующему. Но описание пропущенного опыта прочитай: когда-нибудь, при удобном случае, к нему можно и вернуться. Для первого опыта нужны два вещества, которые,... 
    Читать полностью

  • Варим яйцо в бумажной кастрюле

    02.02.2017

    Возьмите лист плотной бумаги, сверните из него колпачок. Стыки проклейте быстросохнущим клеем и скрепите скобами степлера. В эту бумажную емкость налейте воды, положите сырое яйцо. Согните из проволоки держатель (его можно... 
    Читать полностью

  • Свеча из мыла

    02.02.2017

    Когда мы рассуждали о том, почему мыло моет, то упоминали особое устройство его молекулы: «голова» и длинный «хвост», причем «голова» стремится к воде, а «хвост», напротив, от воды отталкивается… Рассмотрим... 
    Читать полностью

  • Главные принципы домашнего физика

    01.02.2017

    Правило первое (самое главное). Сначала демонстрация опыта, потом – его объяснение и применение закона! Именно такая последовательность привлекает максимальное внимание, и вызывает главный вопрос исследователя – «Почему?» Правило... 
    Читать полностью