La relation entre le volume et la quantité (hypothèse d'Avogadro)

Nous avons tous, un jour, soufflé dans un ballon ou gonflé un pneumatique quelconque en utilisant une pompe. On peut donc facilement accepter la relation suivante :

Plus on ajoute de molécules d’un gaz dans un récipient expansible, plus  le volume de celui-ci augmentera.

Comment pouvons-nous établir mathématiquement cette relation entre le volume d’un gaz et son nombre de molécules ?

Il faut se rappeler que les chimistes utilisent des « paquets » de molécules qu’on appelle des moles de molécules.

En étudiant les résultats expérimentaux entre le nombre de moles (n) de molécules et le volume d’un gaz (V) tout en conservant la pression et la température constantes, on obtiendrait la relation suivante :

Si le nombre de moles double, alors le volume double. Si le nombre de moles triple, alors le volume triple et ainsi de suite.

À partir de ces résultats, on peut établir qu’à température et à pression constantes, le volume d’un gaz (V) est directement proportionnel à son nombre de molécules exprimé en moles (n).

On obtient donc les relations mathématiques suivantes :

|\frac{V}{n}=k|

et

|\frac{V_{1}}{n_{1}}=\frac{V_{2}}{n_{2}}|

où k est une constante, V le volume et n le nombre de moles.
 

L’hypothèse d’Avogadro

Un physicien italien, Amadeo Avogadro (1776-1856), suggéra que les particules de gaz étaient formées de molécules et non nécessairement d’atomes.  Il énonça son hypothèse ainsi :

Dans les mêmes conditions de volume et de pression, des volumes égaux de gaz différents contiennent le même nombre de molécules.

Ce même nombre de molécules peut aussi être interprété par le même nombre de moles de molécules.

2 H2(g) + 1 O2(g) → 2 H2O(g)

Selon l’équation ci-dessus, on peut affirmer que :

2 volumes de H2(g) réagissent avec 1 volume de O2(g) pour former 2 volumes de 2 H2O(g).

On peut aussi affirmer que 2 moles de H2(g) réagissent avec 1 mole de O2(g) pour former 2 moles de H2O(g).

Les exercices

Les références

  • MELS
  • Rogers
  • Réunir Réussir
  • Fondation Réussite Jeunesse