Визначення молекулярних мас, опираючись на закон Авогадро, показало, що молекули простих газів складаються з двох атомів. Доведемо це. Закон Авогадро: в однакових об'ємах різних газів за однакових умов міститься однакова кількість молекул. Разом з тим 1 моль будь-якого газу містить однакову кількість молекул. Отже, за однакових умов 1 моль газу займає однаковий об'єм, який називається молярним об'ємом VМ і за н.у. VM=22,4 л/моль. Оскільки 1 моль газу (за н.у.) займає об'єм 22,4 л, то, знаючи масу 1 л газу (густину ρ(газу), г/л за н.у), легко обчислити молярну масу цього газу: М=VM•ρ(газу).
Доведемо щодо кисню:
М(кисню)=VM•ρ(кисню)=22,4 л/моль•1,43 г/л=32 г/моль, тому Мr(кисню)=32. Позначимо число атомів у молекулі кисню через х, тоді формула кисню матиме вигляд Ох. Мr(кисню)=Mr(Ох)=х•Ar(О), тому х•Ar(О)=32, х=32/Ar(О)=32/16=2, отже, молекула кисню складається з двох атомів Оксигену і має формулу О2.
Доведемо щодо азоту:
М(азоту)=VM•ρ(азоту)=22,4 л/моль•1,25 г/л=28 г/моль, тому Мr(азоту)=28. Позначимо число атомів у молекулі азоту через х, тоді формула азоту матиме вигляд Nх. Мr(азоту)=Mr(Nх)=х•Ar(N), тому х•Ar(N)=28, х=28/Ar(N)=28/14=2, отже, молекула азоту складається з двох атомів Нітрогену і має формулу N2.
Доведемо щодо водню.
М(водню)=VM•ρ(водню)=22,4 л/моль•0,09г/л=2 г/моль, тому Мr(водню)=2. Позначимо число атомів у молекулі водню через х, тоді формула водню матиме вигляд Нх. Мr(водню)=Mr(Hх)=х•Ar(H), тому х•Ar(H)=2, х=2/Ar(H)=2/1=2, отже, молекула водню складається з двох атомів Гідрогену і має формулу Н2.
б) молекула води має склад H2O, а не HO;
Вода за н.у. (00С) є твердою речовиною, а закон Авогадро стосується газуватих речовин.
в) молекула амоніаку має склад NH3, а не NH?
Визначимо молярну масу амоніаку, опираючись на закон Авогадро: в однакових об'ємах різних газів за однакових умов міститься однакова кількість молекул. Разом з тим 1 моль будь-якого газу містить однакову кількість молекул. Отже, за однакових умов 1 моль газу займає однаковий об'єм, який називається молярним об'ємом VМ і за н.у. VM=22,4 л/моль. Оскільки 1 моль газу (за н.у.) займає об'єм 22,4 л, то, знаючи масу 1 л газу (густину ρ(газу), г/л за н.у), легко обчислити молярну масу цього газу: М=VM•ρ(газу).
М(амоніаку)=VM•ρ(амоніаку)=22,4 л/моль•0,77 г/л=17 г/моль, тому Мr(амоніаку)=17. Припустимо, що формула амоніаку NH, тоді Mr(NH)=Ar(N)+Ar(H)=14+1=15, а не 17, отже, запропонована формула не підходить. Доведемо, що формула амоніаку NH3. Позначимо число атомів Гідрогену у молекулі амоніаку через х, тоді формула амоніаку матиме вигляд NHх. Мr(амоніаку)=Mr(NHх)=Ar(N)+х•Ar(H), тому Ar(N)+х•Ar(Н)=17, х=(17-Ar(N)):Ar(H)=(17-14)/1=3, отже, молекула амоніаку складається з трьох атомів Гідрогену і має формулу NH3.