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    阿佛加德羅定律是表明氣態(tài)物質(zhì)在一定條件下的體積和它們所含分子個(gè)數(shù)的關(guān)系的定律。

    這一定律可以在第一章里已經(jīng)學(xué)過(guò)的克分子和克分子體積的概念(第一冊(cè)§3·11),以及物理學(xué)上所曾學(xué)過(guò)的理想氣

體的氣態(tài)方程的基礎(chǔ)上來(lái)加以認(rèn)識(shí)。

    我們知道,1克分子的任何氣體,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下所占的體積都是22.4升,這個(gè)體積就叫做氣體克分子體積.又知道1克分子的任何物質(zhì),所含的分子數(shù),都是（6.02×10的23次方）個(gè).因此在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4升的任何氣態(tài)物質(zhì),都含有相同的分子數(shù)(6。02×1023個(gè)).也就是說(shuō),在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,相同體積的任何氣體,都含有同數(shù)目的分子。

    那末在非標(biāo)準(zhǔn)狀況下,相同體積的任何氣體,是否也含有相同數(shù)目的分子呢?例如在溫度20°C,壓強(qiáng)750毫米的狀況下,1升氧氣和1升氫氣所含的分子個(gè)數(shù)是否相同？

    根據(jù)理想氣體的氣態(tài)方程：

 P₁V₁         P₂V₂    ①  

————====————

   T₁          T₂

我們把在非標(biāo)準(zhǔn)狀況下1升氧氣或氫氣的體積折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積:

    即它們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積都是0.9196升.從這一計(jì)算可以看出,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積相同的任何氣體,在溫度和壓強(qiáng)發(fā)生同樣的變化時(shí),它們的體積仍然是相同的,也就是說(shuō)

①

P1V1         P2V2    ①  

————====————

   T1          T2

(P代表壓強(qiáng);T是絕對(duì)溫度,即T=t+278;V代表體積)是理想氣體的狀態(tài)方程,簡(jiǎn)稱為氣態(tài)方程.這一方程表明:一定質(zhì)量理想氣體的壓強(qiáng)和體積的乘積和它的絕對(duì)溫度成正比,在一般溫度和壓強(qiáng)下,許多實(shí)際氣體都可以近似地應(yīng)用這個(gè)方程在。

    在這里,我們把P1 V1作為標(biāo)準(zhǔn)狀況下，即P1=760毫米,T1為攝氏零度,即即T1=273,T1為所求的標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積

                                 ——————

                                          P₂

P2   V2為已知的非標(biāo)準(zhǔn)狀況。

————

   P₂

    幾種種氣體在非標(biāo)準(zhǔn)狀況下,只要都是處于同樣的溫度和壓強(qiáng)之下,同體積仍含有同數(shù)的分子.為什么在一定狀況下,一定有體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子呢?原來(lái)氣體具有這就是樣一種特性,就是氣體分子間的空隙特別大,分子與分子同的目的距離和分子本身的大小相比,要大上氣你分子很多倍數(shù).在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,氣體分子如圖間的平均距離約大分子直徑的1320倍(見(jiàn)圖6·1).例例如,1克水在活液態(tài)時(shí)僅占1毫升左右的體積,但變氣體分子為氣體時(shí)(溫度100°C,壓強(qiáng)是760毫米）它的體積約有1700毫升.即水分子由原來(lái)本身所占的體積還不到1毫升(因?yàn)橐簯B(tài)時(shí)分子之間還是有一定的孔隙的),變?yōu)闅怏w之后,竟擴(kuò)大了1699毫升的空間,可見(jiàn)氣態(tài)物質(zhì)分子間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了液態(tài)時(shí)分子間的距離因此,氣體分子本身的大小和它們間的距離相比,就可以略而不計(jì),氣態(tài)物質(zhì)的體積也就主要決定于它的分子之間的平均距離:當(dāng)改變溫度和壓強(qiáng)時(shí),一定體積的氣體,只是分子間的距離發(fā)生了變化,也就是體積發(fā)生了變化,而所含的分子數(shù)目并沒(méi)有改變。

    所以不論是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下或是在非標(biāo)準(zhǔn)狀況下,同溫同壓下,同體積的任何氣體,都含有同數(shù)目的分子,這就是阿佛

加德羅定律①。

    阿佛加德羅定律不適用于液態(tài)或固態(tài)物質(zhì).因?yàn)橐簯B(tài)或固態(tài)物質(zhì)的分子間的距離和氣態(tài)物質(zhì)比起來(lái)要小得多,它們

①阿佛加德羅是意大利人,1811年他提出上述假說(shuō),后經(jīng)別人用實(shí)驗(yàn)證明了這個(gè)假說(shuō)得到普遍公認(rèn)稱為阿佛加德羅定律。

的體積不但與分子間的距離有關(guān),而且與分子本身的大小也有影響.不同的液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)的分子大小是不同的,因此,就是在同樣狀況之下,同體積的液體或固體不可能含有同數(shù)目的分子。

    關(guān)于阿佛加德羅定律,我們可以通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證.實(shí)驗(yàn)裝置如圖6.2。

    用兩根直徑相同、體積是1比2的玻管,加塞子,中間用一支具有活栓的導(dǎo)管連接,可使兩管相通或者隔斷.下管的體積是上管的兩倍。

    實(shí)驗(yàn)時(shí),先在短管里充滿水銀,倒插在水銀槽里,用排求法①收集千燥的氯化氫氣體,集滿后,在水銀槽里塞上塞子,然后取出,在長(zhǎng)管

①氯化氫和氨均易溶于水,所以不能用排水法集氣.排示法就是用示(水銀)代替水,和排水法一樣操作以集氣.不用汞也可用石蠟油代替.

中用同樣方法收集干燥的氨氣,集滿后仍放在水銀槽里,裝置如圖62(a).這樣,在管子里就有一體積的氯化氫和2體積的氨氣。

    開(kāi)啟活栓,玻缸中的汞逐漸進(jìn)入下管,上管中出現(xiàn)了白煙,這是氯化氫眼氨反應(yīng)生成的氯化銨晶體微粒.當(dāng)汞上升到活栓時(shí)就停止了,如圖6·2(b),可見(jiàn)這時(shí)兩種氣體已不再反應(yīng),但上管中還有一體積的氣體沒(méi)有作用掉の,否則求應(yīng)當(dāng)把兩個(gè)管子完全充滿.剩下的是什么氣體呢?取去管口塞子,用潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙檢試,試紙變藍(lán),證明它是氨氣.氯化氫和氨的體積原來(lái)是1:2,現(xiàn)在剩下的是1體積的氨氣,可見(jiàn)氯化氫和氨正好是1體積和1體積發(fā)生了反應(yīng),我們知道,氯化氫跟氨反應(yīng)是1個(gè)氯化氫分子跟1個(gè)氨分子結(jié)合:

‍NH3+HCI= NH4CI‍

現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果是,同體積的氨跟氯化氫完全反應(yīng).顯然,在相同條件下同體積的氨和氯化氫所含的分子數(shù)目是相同的。