Định luật Avogadro (chỉ áp dụng cho chất khí hay hơi) là gì?

Định luật Avogadro (chỉ áp dụng cho chất khí hay hơi)

"Trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất thì các thể tích khí hay hơi bằng nhau sẽ chứa số phân tử khí hay hơi bằng nhau (hay số mol bằng nhau)"

Thí dụ:   

Ở 27,3ºC; 1atm thì 2,464 lít khí H₂ có chứa 6,022.10²² phân tử H₂ hay 0,1 mol H₂

Ở 27,3ºC; 1atm thì 2,464 lít khí CH₄ có chứa 6,022.10²² phân tử CH₄ hay 0,1 mol  CH₄

Ở 27,3ºC; 1atm thì 2,464 lít hơi nước (H₂O) có chứa 6,022.10²² phân tử H₂O hay 0,1 mol H₂O

Ở 27,3ºC; 1atm thì 2,464 lít khí heli (He) có chứa 6,022.10²² phân tử He hay 0,1 mol He

Tại sao có phân tử khí hay hơi kích thước lớn nhỏ khác nhau, mà cùng thể tích lại chứa cùng số phân tử, hơi khó hiểu.

Đáng lẽ phân tử có kích thước lớn thì số phân tử phải ít hơn, còn phân tử có kích thước nhỏ thì phải có số phân tử nhiều hơn chứ (trong cùng một thể tích bình chứa bằng nhau). Điều thắc mắc này đúng với chất lỏng hay chất rắn, vì khi ở dạng lỏng hay rắn thì các phân tử tiếp xúc nhau, nên nếu phân tử kích thước lớn thì chiếm thể tích lớn, còn phân tử kích thước nhỏ thì chiếm thể tích nhỏ, nên nếu hai thể tích bình chứa bằng nhau, bình chứa phân tử kích thước nhỏ sẽ chứa số phân tử nhiều hơn so với số phân tử có kích thước lớn. Tuy nhiên khi ở dạng khí thì các các phân tử ở cách xa nhau, khoảng cách giữa hai phân tử rất lớn so với kích thước của phân tử. Trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất, coi như khoảng cách trung bình giữa các phân tử khí bằng nhau, không phụ thuộc vào kích thuớc lớn hay nhỏ của phân tử, nên trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất, các thể tích khí bằng nhau sẽ chứa số phân tử bằng nhau. Giống như khi để tiếp xúc nhau thì khoảng cách giữa hai trái banh tennis sẽ nhỏ, còn khoảng cách hai trái banh dùng trong bóng đá sẽ lớn. Nhưng nếu đặt hai quá banh tennis mỗi trái đặt ở một góc sân xa nhau, tương tự đặt hai trái banh bóng đá, mỗi trái đặt ở mỗi góc sân xa nhau (cùng một sân), thì coi như khoảng cách giữa hai trái banh tennis và khoảng cách giữa hai trái banh bóng đá là bằng nhau.

Trong cách nói của tiếng Việt thì khi nói “khí” hiểu là bình thường (điều kiện thường, 25ºC, 1 atm) chất này hiện diện ở dạng khí, còn khi nói “hơi” thì hiểu là bình thường chất này có thể không ở dạng khí mà ở dạng lỏng hay rắn. Thí dụ người ta nói khí hydrogen, khí cacbonic (không nói hơi hydrogen, hơi cacbonic, vì ở điều kiện thường, hydrogen, cacbonic hiện diện ở dạng khí) trong khi người ta nói hơi nước, hơi thủy ngân (không nói khí nước, khí thủy ngân, vì bình thường nước cũng như thủy ngân hiện diện chủ yếu ở dạng lỏng). Tuy nhiên khi nói hơi, hiểu là lấy dạng khí của nó.

Hệ quả của định luật Avogadro

Trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất, 1 mol bất kỳ khí hay hơi nào củng đều chiếm thể tích bằng nhau. Đặc biệt ở điều kiện tiêu chuẩn (0ºC, 1atm) 1 mol bất kỳ khí, hơi hay hỗn hợp khí hơi nào cũng đều chiếm thể tích bằng nhau, bằng 22,4 lít hay 22 400 mL hay 22 400 cm³.

Thí dụ:

 Ở 27,3ºC; 1atm, thì 1 mol khí CH₄ chiếm thể tích 24,64 lít.

 Ở 27,3ºC; 1atm, thì 1 mol khí H₂ chiếm thể tích 24,64 lít.

Ở 27,3ºC; 1atm, thì 1 mol hơi nước (H₂O) chiếm thể tích 24,64 lít

Ở điều kiện tiêu chuẩn (0ºC, 1atm), 1 mol khí CH₄, 1 mol khí H₂, 1 mol hơi nước đều chiếm thể tích bằng nhau, đều bằng 22, 4 lít