Başlangıçta kimyagerler, hacim oranı yasasıyla tanınan Guy Lussac bile, reaktanların ve ürünlerin gaz hacminin neden basit bir tam sayı oranı olduğunu açıklayamadı. Bunun nedeni, o zamanlar kimyagerlerin bir elementin parçacıklarını atom olarak kabul etmeleri ve atom altı parçacıkların (elektronlar, protonlar, nötronlar) henüz bilinmemesidir. Bu soruna 1811'de İtalya'dan bir fizikçi olan Amadeo Avogadro, Avogadro'nun hipotezi adı verilen bir hipotezi ifade ettiğinde cevaplandı.
Avogadro'nun Hipotezine dayanarak, bir elementin parçacıklarının bağımsız atomlar olması gerekmediği, ancak elemental moleküller adı verilen aynı atomların birkaçının bir kombinasyonu olabileceği belirtiliyor.
Bu temelde Avogadro, "aynı sıcaklık ve basınçta aynı hacimdeki gazların aynı sayıda molekülü içerdiğini" belirten bir hipotez ortaya attı.
Dolayısıyla, gaz halindeki maddelerin hacim oranının reaksiyondaki molekül sayısının oranıyla aynı olduğu veya gaz halindeki maddelerin hacim oranının eşdeğer reaksiyon denklemindeki katsayıların oranı olduğu sonucuna varılabilir. Örneğin su oluşumunda Guy Lussac'ın hacim oranı 2: 1: 2'dir.
(Ayrıca şunu okuyun: Kimyada Sabit Karşılaştırma Yasası)
Kimyagerler bunu açıklayamadı, çünkü atomlar tek başına durursa ve bir reaksiyon denklemi kullanılarak yazılırsa hacim oranı 2: 1: 1 olurdu.
2H (g) + 1O (g) -> 1H 2 O (g)
Bu kesinlikle yapılan deneylere uygun değildir. Ancak Avogadro'nun hipotezini kullanarak bu açıklanabilir, çünkü suyun oluşumunda her bir hidrojen, oksijen ve su molekülünün oranı 2: 1: 2 olan hacim oranıyla aynıdır. Daha sonra su oluşturma süreci aşağıdaki denklem ile yazılabilir:
2H 2 (g) + O 2 (g) -> 2H 2 O (g)
Bununla birlikte, 1 katsayısı genellikle yazılmaz, bu nedenle yukarıdaki denklem yazılabilir:
2H 2 (g) + O 2 (g) -> 2H 2 O (g)
Avogadro yasası, STP durumundaki bir mol gazın 22,4 litre hacmi kapladığını, bir mol gazın ise bir maddenin 6.02 x 1023 temel parçacığına (atom veya molekül) sahip olduğunu söylüyor. Avogadro yasası aşağıdaki ilişkiyi uygular:
gaz hacmi X / gaz hacmi y = gaz molekülü sayısı X / gaz molekülü sayısı y = gaz katsayısı x / gaz katsayısı y
Misal:
Belirli sıcaklıklarda ve basınçlarda, N H2 gazı reaksiyona girerek 2 gaz NH oluşturmak üzere 3 gazı 1: 2: 3 bir hacim oranında. Reaksiyona giren 7,525 x 1022 hidrojen gazı molekülü varsa, kaç tane amonyak molekülü oluşur?
Cevap
Avogadro yasasına göre, aynı sıcaklık ve basınçta, aynı hacimdeki gazlar aynı sayıda moleküle sahip olacaktır.
H 2 (g) + 3N 2 (g) -> 2NH 3 (g)
3 L 1 L 2L
NH miktarı 3 oluşan = 2VNH 3 / 3VH 2 = X / 7.52 x 1022
x = 5.02 x 1022 moleküller.
