La legge di Gay-Lussac

Concetti Chiave

Gay-Lussac studiò le proprietà dei gas e formulò una legge riguardante i rapporti volumetrici tra gas in reazione, misurati a temperatura e pressione costanti.
La legge di Gay-Lussac stabilisce che i volumi di gas reagenti o prodotti si rapportano con numeri piccoli e interi, contraddicendo inizialmente la teoria atomica del tempo.
Amedeo Avogadro dimostrò che i gas sono composti da molecole, non da atomi singoli, e formulò una legge che stabilisce che volumi uguali di gas diversi contengono lo stesso numero di molecole.
Avogadro indicò che il comportamento dei gas è indipendente dalla loro composizione chimica e si basa esclusivamente sul numero di particelle presenti.
Le osservazioni sperimentali mostrarono che dalla reazione tra idrogeno e cloro si ottengono due volumi di acido cloridrico, contrariamente alle aspettative precedenti.

[caption id="attachment_16837" align="alignleft" width="150"] Gay-Lussac

Gay-Lussac si occupò dello studio delle proprietà dei gas e delle reazioni tra essi, in condizioni di temperatura e pressione variabili. Egli osservò, ad esempio, che quando l'idrogeno e l'ossigeno reagiscono tra di loro a formare acqua nello stato gassoso, perché la reazione avvenga il volume dell'idrogeno deve essere il doppio di quello dell'ossigeno. Questa proporzionalità dei volumi fu osservata anche nella reazione di un volume di idrogeno con un volume di cloro e in altre reazioni tra gas. Gay-Lussac arrivò così a formulare la legge che prende il suo nome:

i volumi di gas, reagenti o prodotti in una reazione, misurati nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, stanno tra loro in rapporti esprimibili con numeri piccoli e interi.

Gay-Lussac afferma dunque che i volumi dei gas reagenti o prodotti sono in rapporti semplici. Gay-Lussac - Fonte Wikipedia

È stato dimostrato che la legge di Gay-Lussac è corretta, ma all'epoca della sua scoperta i risultati da lui riportati risultavano essere in contrasto con la teoria atomica, motivo per cui ricevette molteplici polemiche.

La legge era in contrasto con il concetto di indivisibilità degli atomi e inoltre si pensava che atomi uguali non potessero reagire tra di loro a formare una molecola.

Furono gli studi del fisico italiano Amedeo Avogadro che misero in evidenza che la teoria atomica e la legge di Gay-Lussac erano tutt'altro che contrastanti.

La legge di Avogadro

La legge di Avogadro afferma che:

volumi uguali di gas diversi, a parità di condizioni di temperatura e pressione, contengono un ugual numero di molecole.

Il principio di Avogadro asserisce che gas diversi, in condizioni di temperatura e pressione costante, occupano volumi uguali indipendentemente dal tipo di molecole che li compongono e dalla loro dimensione ma dipendentemente unicamente dal numero di particelle.

Avogadro intuì che i gas non erano costituiti da singoli atomi bensì da molecole. Egli affermò che l'ossigeno, l'azoto e il cloro erano composti da molecole biatomiche, ossia costituite da due atomi di ossigeno (O₂), due atomi di azoto (N₂) o due atomi di cloro (Cl₂).

La legge di Avogadro si deriva dall'equazione di stato dei gas perfetti (

[math]PV = nRT[/math]

dove P = pressione;

R = costante universale dei gas;

T = temperatura;

n = numero di moli;

V = volume.

In condizioni di T = 0^°C e P = 1 atm, una mole di qualsiasi gas occupa un volume di 22,4 L.

Prima della scoperta di Avogadro si pensava che i gas fossero costituiti da singoli atomi e non da molecole. Dalla reazione di idrogeno e cloro ci si aspettava la produzione di un volume di acido cloridrico. Le osservazioni sperimentali però dimostravano che dalla reazione di idrogeno e cloro si ottengono due volumi di acido cloridrico.

Domande da interrogazione

Qual è la legge di Gay-Lussac e quale osservazione la supporta?

La legge di Gay-Lussac afferma che i volumi di gas reagenti o prodotti in una reazione, misurati alle stesse condizioni di temperatura e pressione, stanno tra loro in rapporti esprimibili con numeri piccoli e interi. Questa legge è supportata dall'osservazione che il volume di idrogeno deve essere il doppio di quello dell'ossigeno per formare acqua.

Quali erano le controversie legate alla legge di Gay-Lussac?

Alla scoperta della legge di Gay-Lussac, i suoi risultati erano in contrasto con la teoria atomica dell'epoca, che sosteneva l'indivisibilità degli atomi e l'impossibilità di reazioni tra atomi uguali. Questo portò a molte polemiche.

Come ha contribuito Amedeo Avogadro alla comprensione dei gas?

Amedeo Avogadro ha dimostrato che i gas non sono costituiti da singoli atomi, ma da molecole. La sua legge afferma che volumi uguali di gas diversi, a parità di condizioni di temperatura e pressione, contengono un ugual numero di molecole.

Qual è l'equazione di stato dei gas perfetti e quali variabili comprende?

L'equazione di stato dei gas perfetti è PV = nRT, dove P è la pressione, V è il volume, n è il numero di moli, R è la costante universale dei gas e T è la temperatura.

Qual è il volume occupato da una mole di gas a condizioni standard?

A condizioni di temperatura di 0°C e pressione di 1 atm, una mole di qualsiasi gas occupa un volume di 22,4 litri.

La legge di Gay-Lussac