Inizialmente i chimici, persino Guy Lussac, noto per la sua legge del rapporto tra volume, non potevano spiegare perché il volume del gas di reagenti e prodotti è un semplice rapporto di numeri interi. Questo perché a quel tempo i chimici consideravano le particelle di un elemento come atomi e le particelle subatomiche (elettroni, protoni, neutroni) non erano ancora note. Questo problema fu risolto nel 1811, quando Amadeo Avogadro, un fisico italiano espresse un'ipotesi, che fu chiamata ipotesi di Avogadro.
Sulla base dell'ipotesi di Avogadro, si afferma che le particelle di un elemento non devono essere atomi indipendenti, ma possono essere una combinazione di molti degli stessi atomi chiamati molecole elementari.
Su questa base Avogadro ha avanzato un'ipotesi che afferma "a parità di temperatura e pressione, gas dello stesso volume contengono lo stesso numero di molecole".
Quindi si può concludere che il rapporto in volume delle sostanze gassose è lo stesso del rapporto tra il numero di molecole nella reazione o il rapporto in volume delle sostanze gassose è il rapporto dei coefficienti nell'equazione di reazione equivalente. Ad esempio, nella formazione dell'acqua, il rapporto in volume di Guy Lussac è 2: 1: 2.
(Leggi anche: La legge del confronto fisso in chimica)
I chimici non potevano spiegarlo, perché se gli atomi fossero isolati e fossero scritti usando un'equazione di reazione, il rapporto in volume sarebbe 2: 1: 1.
2H (g) + 1O (g) -> 1H 2 O (g)
Ciò non è certo in accordo con gli esperimenti effettuati. Ma usando l'ipotesi di Avogadro questo può essere spiegato, perché nella formazione dell'acqua il rapporto di ogni molecola di idrogeno, ossigeno e acqua è lo stesso del rapporto in volume, che è 2: 1: 2. Quindi il processo di formazione dell'acqua può essere scritto con la seguente equazione:
2H 2 (g) + O 2 (g) -> 2H 2 O (g)
Tuttavia, il coefficiente di 1 di solito non viene annotato, quindi è possibile scrivere l'equazione sopra:
2H 2 (g) + O 2 (g) -> 2H 2 O (g)
La legge di Avogadro dice che una mole di gas nello stato STP occupa un volume di 22,4 litri, mentre una mole di gas ha 6,02 x 1023 particelle di base (atomi o molecole) di una sostanza. La legge di Avogadro applica la relazione:
volume di gas X / volume di gas y = numero di molecole di gas X / numero di molecole di gas y = coefficiente di gas x / coefficiente di gas y
Esempio:
A determinate temperature e pressioni, il gas H2 reagisce con il gas N 2 per formare il gas NH 3 con un rapporto in volume di 3: 1: 2. Se ci sono 7.525 x 1022 molecole di idrogeno gassoso che reagiscono, quante molecole di ammoniaca si formano?
Risposta
Secondo la legge di Avogadro, a parità di temperatura e pressione i gas dello stesso volume avranno lo stesso numero di molecole.
H 2 (g) + 3N 2 (g) -> 2NH 3 (g)
3 L 1 L 2L
La quantità di NH 3 formata = 2VNH 3 / 3VH 2 = x / 7,52 x 1022
x = 5,02 x 1022 molecole.
