เคมี-กฏของอาโวกาโดร

กฎของอาโวกาโดร น.ส.ภทั รนันท์ ชาติอศิ รานุวฒั น์ เลขที่5 ม.5/2

คานา หนงั สืออิเลก็ ทรอนิกส์เล่มน้ีจดั ทำข้ึนเพอื่ กำรศึกษำผำ่ นหนงั สืออิเลก็ ทรอนิกส์ ภำย ในหนงั สือมี เน้ือหำกฎของอำโวกำโดร ผจู้ ดั ทำ หวงั วำ่ หนงั สือน้ีจะ ใหค้ วำมรู้ ประโยชนแ์ ก่ ผอู้ ่ำนแก่ทุกท่ำน ทำงผจู้ ดั ทำ หวงั เป็นอยำ่ งยง่ิ วำ่ หนงั สือ อิเลก็ ทรอนิกส์จะเป็น ประโยชนต์ ่อกำร เรียนรู้เพ่ือประยกุ ตใ์ ชพ้ ฒั นำกำร เรียนรู้ ที่เหมำะสม ทำงผจู้ ดั หวงั เป็นอยำ่ ยง่ิ วำ่ จะไดร้ ับ ประโยชน์ และควำมรู้จำกกำร ศึกษำจำกหนงั สือ อิเลก็ ทรอนิกส์เล่มน้ีไม่ มำกกน็ อ้ ยหำกมีขอ้ พก พร่อง ประกำรใด ผจู้ ดั ทำขออภยั มำ ณ ท่ีน้ี จดั ทำโดย ภทั รนนั ท์ ชำติอิศรำนุวฒั น์

แบบฝึกหดั ก่อนเรียน 1อณุ หภูมทิ ีส่ ภาวะมาตรฐานมคี ่ากี่องศา ก.-0องศำ ข.0องศำ ค.1องศำ ง.2องศำ 2ความดันท่สี ภาวะมาตรฐานท่ีค่ากบ่ี รรยากาศ ก.1 ข.2 ค.3 ง.4 3ความดัน1บรรยากาศมคี ่ากี่mmHg ก.560 ข.660 ค.760 ง.860 4ตามกฎอาโวกาโดรมคี ่าสถานะอะไรทเ่ี ป็ นกลาง? ก.ปริมำตรและควำมดนั ข.ควำมดนั และอุณหภูมิ ค.ปริมำตรและอุณหภูมิ ง.ควำมดนั และมวลของแก๊ส

5กฎอาโวกาโดรอธิบายความสัมพนั ธ์ของอะไร? ก.ควำมสมั พนั ธร์ ะหวำ่ งปริมำตรกบั มวลของแกส๊ ข.ควำมสัมพนั ธ์ระหวำ่ งควำมดนั กบั มวลของแก๊ส ค.ควำมสัมพนั ธร์ ะหวำ่ งควำมดนั กบั อุณหภูมิ ง.ควำมสมั พนั ธ์ระหวำ่ งอุณหภูมิกบั มวลของแกส๊ 6น้าหนักอะตอมของคาร์บอน (C) เท่ากบั 12 และ ของไฮโดรเจน (H) เท่ากบั 1 จงหานา้ หนักของแก๊สมเี ทน (CH4) 10.0 L ที่ STP ก.7.14 ข.8.14 ค.9.14 ง.10.14 7 บอลลูนลูกหนึ่งบรรจุฮีเลยี มเข้าไป 0.095 mol มีปริมาตร 1.90 dm3 ถ้าเตมิ ไฮโดรเจนเข้าไปอกี 0.125 mol โดยให้ความดนั และ อุณหภูมคิ งท่ี บอลลูนจะมปี ริมาตรเป็ นกลี่ ูกบาศก์เดซิเมตร ก.2.5 ข.4.4 ค.5.0 ง.8.8

8กฎของอาโวกาโดรคือ? ก. P1V1=P2V2 ข. P1=P2 T1 T2 ค. V1=V2 T1 T2 ง. V1=V2 N1 N2 9ท่ีสภาวะมาตรฐาน STP แก๊สทุกชนิด1โมลมรค่าเท่ากบั ข้อใด ก.20.4 L ข.21.4 L ค.22.4 L ง.23.4 L 10เมื่อบรรจุแก๊สอาร์กอนจา นวน 2.0 โมลในกระบอกสูบทีม่ กี ้าน กระบอกสูบเคล่ือนที่ได้ จะมปี ริมาตร 3.0 ลติ ร ถ้าเติมแก๊สอาร์กอนเพมิ่ ไปอกี 1.0 โมล ปริมาตรของแก๊สในกระบอกสูบ จะเป็ นกล่ี ติ ร กา หนดให้ อุณหภูมแิ ละความดนั ของแก๊สไม่เปลย่ี นแปล ก 3.5 ข 4.5 ค 5.5 ง.6.5

กฎของอาโวกาโดร (Avogadro, s law) “ เมื่ออุณหภูมแิ ละความดนั คงท่ี ปริมาตร ของแก๊สจะแปรผนั โดยตรงกบั จานวนโมล (หรือมวล) ของแก๊สน้ัน อตั ราส่วน ระหว่าง V:n เป็ นค่าคงท่ี ” สมการทใ่ี ช้คดิ คานวณด้วยกฎของอาโวกา โดรคือ 6

นักวทิ ยาศาสตร์ชาวอติ าลชี ื่อ อาเมเดโอ อา โวกาโดร ได้ศึกษาความสัมพนั ธ์ระหว่าง ปริมาตรกบั ปริมาณของแก๊ส โดยเขาได้ เสนอสมมตฐิ านไว้ในปี ค.ศ. 1811 ว่า \"ที่ อุณหภูมแิ ละความดนั เดยี วกนั แก๊สต่างชนิด กนั ท่ีมปี ริมาตรเท่ากนั จะมจี านวนโมเลกลุ เท่ากนั \" ซ่ึงหมายความว่า แก๊สทุกชนิดจะมี ปริมาตรเพม่ิ ขนึ้ เร่ือยๆ เม่ือจานวนโมเลกลุ ของแก๊สเพมิ่ ขนึ้ เร่ือยๆ เช่นกนั

แต่ข้อสมมตฐิ านของเขาไม่ได้รับการยอมรับจาก วงการวทิ ยาศาสตร์ในสมยั น้ันเป็ นเวลาเกือบ 50 ปี และต่อมาเม่ือ สตานิซาโล คานนิซาโร (Stanisalo Cannizaro) ได้ทดลอง พสิ ูจน์และได้นาเสนอในทป่ี ระชุมวทิ ยาศาสตร์เมื่อปี ค.ศ. 1860 สมมตฐิ านของอาโวกาโดรจึงได้รับการ ยอมรับในทส่ี ุด และเพ่ือเป็ นเกยี รตแิ ก่อาโวการโดร ตวั เลข 1 โมลซ่ึงเท่ากบั 6.02 x 1023 จงึ เรียกว่า เลขอาโวกาโดร (Avogadro Number) จากข้อสมมติฐานของอาโวกาโดรเม่ือได้ทดลองซ้า ต่อมาหลายๆ คร้ังกย็ ืนยนั ความสัมพนั ธ์ที่เป็ นไปตาม สมมตฐิ านอาโวกาโดร จงึ ต้งั เป็ นกฏของอาโวกาโดร ขนึ้ มา ซ่ึงกล่าวว่า \"ทค่ี วามดนั และอุณหภูมขิ องแก๊ส คงท่ี ปริมาตรของแก๊สจะแปรผนั ตรงกบั จานวน โมเลกลุ หรือจานวนโมลของแก๊สน้ัน\" ดงั แผนภาพ ถดั ไป

เมื่อ n คือจำนวนโมล และ V คือปริมำตรของ แก๊ส จำกแผนภำพ เม่ือ n มีจำนวนนอ้ ย V กจ็ ะ นอ้ ยดว้ ย แต่เมื่อ n มีจำนวนมำกข้ึน V กจ็ ะ มำกข้ึนตำมไปดว้ ย จำกสมมติฐำนของอำโวกำ โดรเขียนเป็นควำมสมั พนั ธ์ทำงคณิตศำสตร์ได้ วำ่ ปริมำตรของแก๊ส แปรผนั ตรงกบั จำนวน โมลของแก๊ส

.......................1 เมื่อ k เป็นค่ำคงท่ีของกำรแปรผนั อตั รำส่วนของปริมำตรกบั จำนวนโมลของแก๊ส จะเป็นค่ำคงท่ี k ที่ สภาวะ STP แก๊สทุกชนิด 1 โมล มีปริมาตรเท่ากบั 22.4 L

ในตอนแรกสมมติฐำนของอำโวกำโดรใชค้ ำวำ่ อนุภำคแทนอะตอม ซ่ึงทำใหข้ ดั แยง้ กบั ทฤษฎอี ะตอม ของดอลตนั อำโวกำโดรจึงเสนอใหเ้ รียกอนุภำคของ กำ๊ ซวำ่ โมเลกลุ เพือ่ ใหแ้ ตกตำ่ งกบั อนุภำคอะตอม ตำมที่ดอลตนั เสนอไว้ โดยแตล่ ะโมเลกลุ ของก๊ำซจะ ประกอบดว้ ยอนุภำคที่เหมือนกนั รวมกนั อยเู่ ป็นเลขคู่ แตค่ ำ่ ของเลขคูจ่ ะเป็นเท่ำใดขณะน้นั ยงั ไมท่ รำบ ชดั เจน ตอ่ มำในปี ค.ศ. 1860 (พ.ศ.2403) สตำนิสลำฟ คนั นีดซำโร (Stanislav Cannizzaro) นกั เคมีชำวอิตำลีไดท้ ำกำร ทดลองเพ่ือศึกษำเพิ่มเติมเกี่ยวกบั ปริมำตรของก๊ำซท่ี ทำปฏิกิริยำกนั และเสนอใหธ้ ำตุท่ีเป็นกำ๊ ซโมเลกลุ ท่ี ประกอบดว้ ยอะตอมจำนวนคูน่ อ้ ยท่ีสุด คือ 1 คู่ ดงั น้นั 1 โมเลกลุ ของธำตุท่ีเป็นก๊ำซจึงประกอบดว้ ย 2 อะตอม เช่น โมเลกลุ ของกำ๊ ซออกซิเจน ก๊ำซ ไฮโดรเจน และกำ๊ ซคลอรีน ตำ่ งมี 2 อะตอม เป็นตน้

จากขอ้ เสนอเกย่ี วกบั จานวนอนุภาคในหน่ึงโมเลกุลของก๊าซ ทาใหส้ มมตฐิ านของอาโวกาโดรเปลย่ี นจากเดมิ ทว่ี า่ “ก๊าซมปี รมิ าตร เทา่ กนั วดั ทอ่ี ณุ หภมู แิ ละความดนั เดยี วกนั จะมจี านวนอนุภาค เทา่ กนั ” เป็น “ก๊าซมปี รมิ าตรเทา่ กนั วดั ทอ่ี ณุ หภมู แิ ละความดนั เดยี วกนั จะมจี านวนโมเลกุลเทา่ กนั ” โดยเปลย่ี นจาก อนุภาค เป็น โมเลกุล ซง่ึ ทาใหส้ มมตฐิ าน ของอาโวกาโดรสามารถอธบิ ายกฎของเกย-์ ลสู แซกไดโ้ ดยไมข่ ดั แยง้ กบั ทฤษฎอี ะตอมของดอลตนั ปัจจบุ นั สมมตฐิ านอาโวกาโดรเป็นทย่ี อมรบั ทวั่ ไปจนถอื วา่ เป็น กฎ และเรยี กวา่ “กฎของอาโวกาโดร” พจิ ารณาตวั อยา่ งการใชก้ ฎของอาโวกาโดรจากแผนภาพของ ปฏกิ ริ ยิ าต่อไปน้ี 1. ก๊าซไฮโดรเจนทาปฏกิ ริ ยิ ากบั ก๊าซออกซเิ จนไดไ้ อน้า รปู แสดงอตั ราสว่ นของปรมิ าตรและจานวนโมเลกุลใน 1 หน่วย ปรมิ าตรของไฮโดรเจน ออกซเิ จน และไอน้า

ไฮโดรเจน + ออกซเิ จน → ไอน้า 2 cm3 1 cm3 2 cm3 หรือ 2n โมเลกลุ n โมเลกลุ 2n โมเลกลุ หรือ 1 โมเลกลุ โมเลกลุ 1 โมเลกลุ หรือ 2 อะตอม 1 อะตอม 1 โมเลกลุ 1 2 2. ก๊ำซไฮโดรเจนทำปฏิกิริยำกบั กำ๊ ซคลอรีนไดก้ ำ๊ ซไฮโดรเจน คลอไรด์ รูปแสดงอตั ราส่วนของปริมาตรและจานวนโมเลกลุ ใน 1 หน่วย ปริมาตรของไฮโดรเจน ออกซิเจน และไอนา้ ไอโดรเจน + คลอรีน → ไฮโดรเจนคลอไรด์ 1 cm3 1 cm3 2 cm3 2n โมเลกลุ หรือ n โมเลกลุ n โมเลกลุ หรือ 1/2 โมเลกลุ 1/2 โมลกลุ 1 โมเลกลุ หรือ 1 อะตอม 1 อะตอม 2 โมเลกลุ

ข้อควรระวงั การพจิ ารณาเกย่ี วกบั กฎของเกย์-ลสู แซก และกฎ ของอาโวกาโดรจะใช้ได้เฉพาะปฏิกริ ิยาเคมเี กย่ี วข้องกับก๊าซ ซ่ึงอยู่ภายใต้อณุ หภูมแิ ละความดนั เดยี วกนั เท่าน้ัน กฎอาโวกาโดรนอกจากจะใช้อธิบายกฎของเกย์-ลสู แซกได้ แล้ว ยงั ทานายปฏกิ ริ ิยาเคมีของก๊าซรวมท้งั ยงั สามารถนามา ประยุกต์ใช้คานวณเกย่ี วกบั สมการเคมี และสูตรโมเลกลุ ของ สารประกอบทเี่ ป็ นก๊าซได้ ตัวอย่าง ถงั ใบหน่ึงบรรจุกำ๊ ซ O2 จนเตม็ พบวำ่ มี O2 ท้งั หมด 6.02 x 1023 โมเลกลุ ถำ้ ถ่ำยออกซิเจนบำงส่วน แลว้ เติมก๊ำซโพรเพนและ บิวเทนเขำ้ ไปแทนจนเตม็ ถงั ภำยใตภ้ ำวะอุณหภูมิและควำมดนั เดียวกนั จะมีก๊ำซ O2 โพรเพนและ บิวเทน รวมกนั อยกู่ ี่โมเลกลุ วธิ ีทา เนื่องจำกอยภู่ ำยใตอ้ ุณหภูมิและควำมดนั เดียวกนั เมื่อมีปริมำตร เท่ำกนั จะตอ้ งมีจำนวนโมเลกลุ เท่ำกนั ตำมกฎของอำโวกำโดร จำนวนโมเลกลุ ของ O2 + โพรเพน + บิวเทน = 6.02 x 1023 โมเลกลุ

แบบทดสอบหลงั เรียน 1. เรือเหำะลำ หน่ึงจะลอยข้ึนสู่อำกำศไดเ้ ม่ือมีแก๊สฮีเลียมบรรจุอยู่ 5500 ลิตร ถำ้ แกส๊ ฮีเลียม 110 โมล มีปริมำตร 2620 ลิตร จะตอ้ ง เติมฮีเลียมอีกก่ีโมลเพ่อื ทำ ใหเ้ รือเหำะน้ีลอยได้ ถำ้ อุณหภูมิและ ควำมดนั ขณะเติมคงท่ี ก121 ข122 ค123 ง124 2บอลลูนลกู หนึ่งบรรจุฮีเลยี มเข้าไป 0.095 mol มีปริมาตร 1.90 dm3 ถ้าเตมิ ไฮโดรเจนเข้าไปอกี 0.125 mol โดยให้ความดนั และ อุณหภูมคิ งท่ี บอลลนู จะมปี ริมาตรเป็ นกล่ี ูกบาศก์เดซิเมตร ก.2.5 ข.4.4 ค.5.0 ง.8.8

3. แก๊ส X บรรจุอย่ใู นหลอดฉีดยามปี ริมาตร 10 cm ที่ อณุ หภูมหิ ้องถ้าเพมิ่ ความดนั เป็ นสองเท่าแก๊ส X จะมปี ริมาตร เท่าใด ก 20 ลูกบำกศเ์ ซนติเมตร ข 5 ลูกบำกศเ์ ซนติเมตร ค 30 ลูกบำกศเ์ ซนติเมตร ง 15 ลูกบำกศเ์ ซนติเมตร 4. ใช้ข้อมูลจากข้อ 10 ถ้าลดความดนั ลงให้เหลือ 0.5 เท่าของ ความดนั เดมิ แก๊ส X จะมปี ริมาตรเท่าใด ก. 20 ลูกบำกศเ์ ซนติเมตร ข 5 ลูกบำกศเ์ ซนติเมตร ค 30 ลูกบำกศเ์ ซนติเมตร ง 15 ลูกบำกศเ์ ซนติเมตร

5. เม่ือบรรจุแก๊สอาร์กอนจา นวน 2.0 โมลในกระบอกสูบทมี่ ี ก้านกระบอกสูบเคลื่อนทไ่ี ด้ จะมปี ริมาตร 3.0 ลติ ร ถ้าเตมิ แก๊ส อาร์กอนเพม่ิ ไปอกี 1.0 โมล ปริมาตรของแก๊สในกระบอกสูบ จะ เป็ นกล่ี ติ ร กา หนดให้อุณหภูมแิ ละความดนั ของแก๊สไม่เปลย่ี น แปล ก 3.5 ข 4.5 ค 5.5 ง.6.5

เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน 1.ข 2.ก 3.ค 4.ข 5.ก 6.ก 7.ก 8.ง 9.ค 10.ข

เฉลยแบบทดสอบหลงั เรียน 1.ก 2.ก 3.ข 4.ก 5.ข

บรรณานุกรม 1https://il.mahidol.ac.th/e- media/ap- chemistry2/gases/web/link/avo gadrolaw.htm 2https://il.mahidol.ac.th/e- media/ap- chemistry2/gases/web/link/avo gadrolaw.htm