آووگادرو؛ معرف ذرات تشکیل‌دهنده ماده

به گزارش خبرنگار ایمنا، قانون «آووگادرو» که گاهی با عنوان فرض یا اصل آووگادرو نیز مطرح می‌شود یکی از قوانین میان گازها است که برای بزرگداشت «آمدئو آووگادرو»، نام وی برای این قانون انتخاب شده است. در سال ۱۸۱۱ آووگادرو فرض کرد که دو نمونه از گاز کامل که دارای فشار، دما و حجم یکسان است، تعداد مولکول‌های یکسانی نیز دارد. طبق این قانون می‌توان نتیجه گرفت که تعداد مولکول‌ها یا اتم‌ها در یک نمونه گاز کامل به جرم مولی آن وابسته نیست؛ به طور مثال اگر دو نمونه گاز نیتروژن و هیدروژن در دما و فشار یکسان قرار بگیرد، تعداد مولکول‌های این دو گاز نیز با یکدیگر برابر است.

طبق بیان ریاضی قانون آووگادرو حاصل حجم گازی بر مقدار ماده آن برابر با عددی ثابت است. مسئله مهمی که در قانون آووگادرو وجود دارد، این است که مقدار عدد ثابت برای تمام گازها یکسان بوده که به آن ثابت عمومی گازها گفته می‌شود. برای شناخت بیشتر قانون آووگادرو و بررسی کاربردهای آن با حمیدرضا یوسفی، دکترای شیمی آلی گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید:

قانون آووگادرو چیست؟

طبق قانونی که آمدئو آووگادرو در اوایل سال ۱۸۰۰ کشف کرد، اگر دو گاز در شرایطی قرار بگیرند که از نظر دما، فشار و پارامترهای مختلف یکسان باشد، تعداد مول‌های این دو گاز نیز با یکدیگر برابر خواهد بود؛ یعنی اگر دو گاز مختلف در دو ظرف مختلف، اما با دما و فشار یکسان وجود داشته باشد، مقدار مول‌های این دو گاز نیز با یکدیگر برابر است.

قانون آووگادرو در چه سالی مطرح شد؟

کشف و پدید آمدن قانون آووگادرو به اوایل سال ۱۸۰۰ میلادی بازمی‌گردد. در این زمان آمدئو آووگادرو در ایتالیا قانون جدید پیرامون یکی از حالت‌های ماده یعنی گازها کشف کرد و قانون وی با گذشت زمان در کنار بویل و شارل از قوانین مهم گازها شناخته شد؛ البته آووگادرو در طول دوران زندگی خود به صورت قطعی این قانون را تعریف و مطرح نکرد و تنها به صورت فرضی این مسئله را بیان کرد، اما با گذشت زمان، دانشمندان قانون کشف شده وی را پذیرفتند و با کمک فرمول‌های مختلف قانون آووگادرو را ثبت کردند.

آووگادرو چگونه توانست این قانون را کشف کند؟

ماده دارای سه حالت جامد، مایع و گاز است، اما گازها با دیگر حالت‌های ماده شرایط متفاوتی دارد. جامد و مایع به راحتی مشاهده می‌شود و انجام آزمایش روی این دو حالت ساده است، اما برای آنالیز گاز به تجهیزات و تکنولوژی‌های بیشتری نیازمندیم؛ بنابراین با توجه به اینکه در زمان آووگادرو تجهیزات و فناوری مانند اکنون نبود، نمی‌توانست گازها را به خلأ منتقل سازد و چگالی، وزن و تمام پارامترهای آن را مشخص کند؛ به همین دلیل برای گازها یک ثابت در نظر گرفت و با تخمین زدن متوجه شد که گازها در شرایط یکسان مانند یکدیگر است، اما این مسئله تاکنون نیز مخالفان و طرفداران بسیاری داشته است.

هدف آووگادرو از بررسی ویژگی گازها چه بود؟

آمدئو آووگادرو با مطرح کردن قانون خود، واحدهای بسیار کوچکی را ارائه کرد که باعث شد امروزه ذرات تشکیل دهنده ماده در مقیاس‌های بسیار کوچک پروتون و نوترون مورد بررسی قرار بگیرد؛ البته هدف آووگادرو در آن زمان بررسی چنین ذراتی نبود، اما ایده‌ای که تحت عنوان مقایسه گازها مطرح کرد، باعث شد توجه جامعه علمی از سمت جامدات و مایعات به سمت گازها منتقل شود.

قانون آووگادرو در چه رشته‌ای مورد مطالعه قرار می‌گیرد؟

اگر به مفاهیم این قانون به صورت کامل دقت کنید، متوجه می‌شوید که یکی از قوانین شیمی فیزیک است و عمدتاً دانشجویان رشته شیمی فیزیک از این قوانین بسیار استفاده می‌کنند. دانشجویان رشته شیمی فیزیک با قوانین، رابطه‌ها و اثبات‌های بسیاری روبه‌رو هستند، اما متأسفانه در جامعه کنونی خیلی مورد استقبال قرار نمی‌گیرند و به موجب همین مسئله اکثر آن‌ها گرایش خود را تغییر داده یا در سِمت استادی فعالیت می‌کنند؛ این رشته فوق‌العاده دشوار است و از طرفی بازار کار کمی دارد.

قوانین رشته شیمی-فیزیک در چه حوزه‌هایی کاربرد دارد؟

مباحثی مانند قانون آووگادرو در صنایع و حوزه‌هایی که مباحث گازی در آن مطرح باشد بسیار کاربردی است و در بررسی مشتقات گازی بسیار مهم محسوب می‌شود. یکی از کاربردهای قوانین شیمی-فیزیک در بررسی خودروهای CNG است؛ طی بررسی این خودروها دستگاه‌های بسیاری از جمله کندانسور و رگلاتور استفاده می‌شود که با کمک آن می‌توان شرایط گاز را بررسی و کنترل کرد؛ بنابراین این مسئله نشان می‌دهد که قوانین شیمی فیزیک بسیار کاربرد دارد و در زندگی نیز جایگاه مهمی دارد.

قانون آووگادرو چه کاربردهایی دارد؟

معمولاً گازها همیشه طبق قوانین مشخصی رفتار می‌کنند؛ بنابراین قوانین مشابه آووگادرو در نقاطی که مباحث مربوط به گاز مطرح است، بسیار کاربرد دارد. در صنایع، خانه‌، اتومبیل و مسائل مربوط به استخراج گاز و نفت، قوانین گازها مطرح است و بسیار کاربرد دارد، اما به صورت اختصاصی اگر بخواهیم قانون آووگادرو را بررسی کنیم این قانون بیشتر برای مقایسه دو گاز مطرح شده است و عملاً کاربرد آن به صورت تخصصی در بررسی گازها مشاهده می‌شود.