นักเคมีในยุคแรกแม้แต่ Guy Lussac ซึ่งเป็นที่รู้จักในเรื่องกฎอัตราส่วนของปริมาตรก็ไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมปริมาตรของก๊าซของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จึงเป็นอัตราส่วนจำนวนเต็ม เนื่องจากในเวลานั้นนักเคมีถือว่าอนุภาคของธาตุเป็นอะตอมและยังไม่ทราบอนุภาคย่อย (อิเล็กตรอนโปรตอนนิวตรอน) ปัญหานี้ได้รับคำตอบในปี 1811 เมื่อ Amadeo Avogadro นักฟิสิกส์จากอิตาลีแสดงสมมติฐานซึ่งเรียกว่าสมมติฐานของ Avogadro
จากสมมติฐานของ Avogadroระบุว่าอนุภาคของธาตุไม่จำเป็นต้องเป็นอะตอมอิสระ แต่สามารถรวมกันของอะตอมเดียวกันหลาย ๆ ตัวที่เรียกว่าโมเลกุลของธาตุ
บนพื้นฐานนี้ Avogadro ตั้งสมมติฐานที่ระบุว่า "ที่อุณหภูมิและความดันเท่ากันก๊าซที่มีปริมาตรเท่ากันจะมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน"
ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าอัตราส่วนปริมาตรของสารที่เป็นก๊าซจะเหมือนกับอัตราส่วนของจำนวนโมเลกุลในปฏิกิริยาหรืออัตราส่วนปริมาตรของสารที่เป็นก๊าซคืออัตราส่วนของสัมประสิทธิ์ในสมการปฏิกิริยาเทียบเท่า ตัวอย่างเช่นในการก่อตัวของน้ำอัตราส่วนปริมาตรของ Guy Lussac คือ 2: 1: 2
(อ่านเพิ่มเติม: กฎของการเปรียบเทียบแบบคงที่ทางเคมี)
นักเคมีไม่สามารถอธิบายได้เพราะถ้าอะตอมอยู่อย่างโดดเดี่ยวและถูกเขียนโดยใช้สมการปฏิกิริยาอัตราส่วนปริมาตรจะเป็น 2: 1: 1
2H (g) + 1O (g) -> 1H 2 O (ก.)
สิ่งนี้ไม่สอดคล้องกับการทดลองที่ดำเนินการอย่างแน่นอน แต่โดยใช้สมมติฐานของ Avogadro นี้สามารถอธิบายได้เนื่องจากในการก่อตัวของน้ำอัตราส่วนของไฮโดรเจนออกซิเจนและน้ำแต่ละโมเลกุลจะเหมือนกับอัตราส่วนปริมาตรซึ่งก็คือ 2: 1: 2 จากนั้นกระบวนการสร้างน้ำสามารถเขียนได้ด้วยสมการต่อไปนี้:
2H 2 (g) + O 2 (g) -> 2H 2 O (g)
อย่างไรก็ตามค่าสัมประสิทธิ์ของ 1 มักจะไม่ถูกเขียนลงไปดังนั้นจึงสามารถเขียนสมการข้างต้นได้:
2H 2 (g) + O 2 (g) -> 2H 2 O (g)
กฎของ Avogadro กล่าวว่าก๊าซหนึ่งโมลในสถานะ STP มีปริมาตร 22.4 ลิตรในขณะที่ก๊าซหนึ่งโมลมีอนุภาคพื้นฐาน 6.02 x 1023 (อะตอมหรือโมเลกุล) ของสาร กฎหมายของ Avogadro ใช้ความสัมพันธ์:
ปริมาตรแก๊ส X / ปริมาตรแก๊ส y = จำนวนโมเลกุลของแก๊ส X / จำนวนโมเลกุลของแก๊ส y = ค่าสัมประสิทธิ์แก๊ส x / ค่าสัมประสิทธิ์แก๊ส y
ตัวอย่าง:
ที่อุณหภูมิและความกดดันบางอย่างก๊าซ H2 จะทำปฏิกิริยากับก๊าซ N 2กลายเป็นก๊าซ NH 3ด้วยอัตราส่วนปริมาตร 3: 1: 2 ถ้ามีแก๊สไฮโดรเจน 7.525 x 1022 โมเลกุลจะเกิดแอมโมเนียกี่โมเลกุล
ตอบ
ตามกฎของ Avogadro ที่อุณหภูมิและความดันเดียวกันก๊าซที่มีปริมาตรเท่ากันจะมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน
H 2 (g) + 3N 2 (g) -> 2NH 3 (g)
3 ล. 1 ล. 2 ล
จำนวน NH 3 ที่เกิดขึ้น = 2VNH 3 / 3VH 2 = x / 7.52 x 1022
x = 5.02 x 1022 โมเลกุล
