Lei de Avogadro

Lei de Avogadro (teoria de Avogadro; hipótese de Avogadro) é um princípio estabelecido em 1811 pelo químico italiano Amedeo Avogadro (1776-1856) que “volumes iguais de gases à mesma temperatura e pressão contêm o mesmo número de moléculas independentemente da sua natureza química e propriedades físicas”.

Este número (número de Avogadro) é 6,022 X 1023. É o número de moléculas de qualquer gás presente, um volume de 22,41 L e é o mesmo para o mais leve de gases (hidrogênio) como para um gás pesado tal como o dióxido de carbono ou bromo.

A lei pode ser indicado matematicamente:

Onde:

V é o volume do de gases.
n é a quantidade de substância do de gases.
k é uma constante de proporcionalidade.

A consequência mais importante da lei de Avogadro é que a constante do gás ideal tem o mesmo valor para todos os gases.

Isto significa que a constante:

Onde:

p é a pressão do de gases
T é a temperatura do de gases

Tem o mesmo valor para todos os gases, independente do tamanho ou massa das moléculas de gás.

Um mol de um gás ideal ocupa 22,4 litros (dm³) a STP, e ocupa 24,45 litros em SATP (Standard Ambient Temperatura e Pressão = 273K e 1 atm ou 101,325 kPa). Este volume é muitas vezes referido como o volume molar de um gás ideal. gases reais podem divergir a partir deste valor.

Ou dito de outra forma “do princípio de que os volumes iguais de todos os gases à mesma temperatura e pressão contêm o mesmo número de moléculas. Assim, o volume molar de todos os gases ideais, a 0 ° C e uma pressão de 1 atm. É de 22,4 litros “

Número de Avogadro é uma das constantes fundamentais de química. Ele permite o cálculo da quantidade de substância pura (mole), a base das relações estequiométricas. Também torna possível a determinação de como muito mais pesado, uma simples molécula de um gás é que a de um outro, como resultado, os pesos moleculares relativos de gases pode ser determinada por comparação dos pesos dos volumes iguais.

Número de Avogadro (convencionalmente representados por N ‘em cálculos químicos) é agora considerado como sendo o número de átomos presentes em 12 gramas de carbono-12 isótopo (um mole de carbono 12) e pode ser aplicado a qualquer tipo de substância química.

Lei de Avogadro – Pressão e Temperatura

A lei de Avogadro constitui um caso especial da lei dos gases ideais. Refere-se à relação de proporcionalidade direta existente entre o número de átomos ou moléculas de um gás (convertíveis para valores de massa ou quantidade de substância) e o volume por ele ocupado, mantendo-se a pressão e a temperatura constantes.

A lei de Avogadro pode ser enunciada da seguinte forma:

A pressão e temperatura constantes, volumes iguais de gases ideais contêm o mesmo número de partículas (átomos ou moléculas).

Como tal, pode-se concluir que o número de partículas existentes num determinado volume de gás é independente do seu tamanho ou massa. Tal implica que iguais volumes de dioxigênio e dicloro, por exemplo, desde que apresentem comportamento de gás ideal e estejam à mesma pressão e temperatura, contêm o mesmo número de moléculas. No caso de um gás real, podem ocorrer desvios mais ou menos significativos conforme o grau de afastamento das condições de gás ideal. A lei de Avogadro pode traduzir-se matematicamente por V = n k V n, a pressão e temperatura constantes (k é uma constante; no caso de se tratar de um gás ideal, k = RT/p). Assim, é possível estabelecer-se uma relação matemática entre uma quantidade de substância inicial de gás (ni) e o volume por ele ocupado (Vi) com os correspondentes valores finais (nf e Vf, respectivamente), após a adição/remoção de uma nova quantidade de gás ou um aumento/diminuição do volume, mantendo a pressão e temperatura constantes.

Atendendo a que Vi/ni = k = Vf/nf, verifica-se que:

Como consequência da lei de Avogadro, o volume de uma mole de qualquer gás com comportamento de gás ideal é sempre o mesmo, a uma determinada pressão e temperatura.

De fato, nas condições PTN (pressão e temperatura normais): 1,33322 × 105 Pa ou 1 atm e 273,15 K ou 0 ºC), o volume molar de um gás ideal é 22,40 dm3 (ou L).

Foi Amedeo Avogadro, um físico italiano que viveu nos séculos XVIII e XIX, quem primeiro verificou, em 1811[1], a relação existente entre estas variáveis.

Apoiado no seu trabalho sobre os gases e no trabalho desenvolvido por Joseph Gay-Lussac, um químico e físico francês seu contemporâneo, Avogadro conseguiu distinguir os conceitos de átomo e molécula, até então utilizados de forma indiscriminada.

Na altura, no entanto, o seu trabalho foi acolhido pela comunidade científica com indiferença devido ao fato de publicar em revistas pouco reconhecidas pelos cientistas, de ser muito modesto e retraído e, principalmente, pela crescente importância da área então em voga, a Eletroquímica. Os eletroquímicos rejeitavam a ideia de um gás molecular do tipo H2, como admitido por Avogadro, pois, para eles, um composto só se formaria devido a atrações eletrostáticas do tipo Na+Cl-. Por isso, o trabalho de Avogadro permaneceu na obscuridade durante 59 anos, até uma conferência internacional ocorrida em 1860 em Karlsruhe, Alemanha, 4 anos após a sua morte, ter reconhecido a enorme contribuição de Avogadro para a Química, não só para a determinação das massas das moléculas, mas também, de forma indireta, dos átomos que as constituem. Estes conceitos de átomo e de molécula (resultante da combinação de átomos) foram consagrados nesta conferência graças ao trabalho de Avogadro. Tal permitiu unificar a Química em torno destes conceitos sólidos e fundamentados e conciliar as observações experimentais. Mais tarde, o trabalho de Avogadro sobre os gases foi aproveitado para um conjunto de determinações experimentais de massas atómicas por parte de Stanislao Cannizzaro, um químico italiano do século XIX e início do século XX, de que resultou a determinação da constante de Avogadro (NA = 6.02214 × 1023 mol-1).

Lei de Avogadro – Gases

Gases que ocupam o mesmo volume, nas mesmas condições de temperatura e pressão, contém o mesmo número de moléculas. Isto quer dizer que à mesma pressão e temperatura, o volume que um gás ocupa é proporcional à quantidade de moléculas desse gás existentes no recipiente.

Ou seja, para pressão e temperatura constantes:

em que:

V1 – representa o volume do gás 1;
V2 – representa o volume do gás 2;
n1 – representa o número de moles do gás 1;
n2 – representa o número de moles do gás 2.

Lei de Avogadro – Moléculas

A lei de Avogadro se origina do fato de o tamanho das moléculas ser desprezível em relação às distâncias que as separam: volumes iguais de gases quaisquer, à mesma temperatura e pressão, possuem o mesmo número de moléculas.

O volume molar foi definido como o ocupado por um mol de qualquer gás nas CNTP e é igual a 22,4 litros (independe do gás).

As leis de Boyle-Mariotte, Charles/Gay-Lussac e de Avogadro possibilitam a obtenção da equação de estado de um gás ou equação de Clapeyron que relaciona quantidade de mols de um gás com pressão, volume e temperatura.

P . V = n . R . T

onde:

R = 0,082 atm.L/mol.K ou 62,3 mmHg.L/mol.K (R pode ser dado em outras unidades).

A escolha da unidade da constante R depende da unidade de pressão utilizada.

Fonte: www.chemistry.co.nz/casadasciencias.org/www.fisicaequimica.net