Au départ, les chimistes, même Guy Lussac, qui était connu pour sa loi du rapport de volume, ne pouvait pas expliquer pourquoi le volume du gaz des réactifs et des produits est un simple rapport de nombres entiers. En effet, à cette époque, les chimistes considéraient les particules d'un élément comme des atomes et que les particules subatomiques (électrons, protons, neutrons) n'étaient pas encore connues. Ce problème a été résolu en 1811, quand Amadeo Avogadro, un physicien italien a exprimé une hypothèse, qui a été appelée hypothèse d'Avogadro.
Sur la base de l'hypothèse d'Avogadro, il est déclaré que les particules d'un élément ne doivent pas nécessairement être des atomes indépendants, mais peuvent être une combinaison de plusieurs des mêmes atomes appelés molécules élémentaires.
Sur cette base, Avogadro émet une hypothèse selon laquelle «à la même température et pression, les gaz de même volume contiennent le même nombre de molécules».
On peut donc conclure que le rapport volumique des substances gazeuses est le même que le rapport du nombre de molécules dans la réaction ou que le rapport volumique des substances gazeuses est le rapport des coefficients dans l'équation de réaction équivalente. Par exemple, dans la formation d'eau, le rapport volumique de Guy Lussac est de 2: 1: 2.
(Lire aussi: La loi de la comparaison fixe en chimie)
Les chimistes ne pouvaient pas l'expliquer, car si les atomes restaient seuls et étaient écrits à l'aide d'une équation de réaction, le rapport volumique serait de 2: 1: 1.
2H (g) + 1O (g) -> 1H 2 O (g)
Ceci n'est certainement pas conforme aux expériences menées. Mais en utilisant l'hypothèse d'Avogadro, cela peut être expliqué, car dans la formation d'eau, le rapport de chaque molécule d'hydrogène, d'oxygène et d'eau est le même que le rapport de volume, qui est de 2: 1: 2. Ensuite, le processus de formation de l'eau peut être écrit avec l'équation suivante:
2H 2 (g) + O 2 (g) -> 2H 2 O (g)
Cependant, le coefficient de 1 n'est généralement pas écrit, donc l'équation ci-dessus peut être écrite:
2H 2 (g) + O 2 (g) -> 2H 2 O (g)
La loi d'Avogadro dit qu'une mole de gaz à l'état STP occupe un volume de 22,4 litres, tandis qu'une mole de gaz a 6,02 x 1023 particules basiques (atomes ou molécules) d'une substance. La loi d'Avogadro applique la relation:
volume de gaz X / volume de gaz y = nombre de molécules de gaz X / nombre de molécules de gaz y = coefficient de gaz x / coefficient de gaz y
Exemple:
À certaines températures et pressions, le gaz H2 réagit avec le gaz N 2 pour former du gaz NH 3 avec un rapport volumique de 3: 1: 2. S'il y a 7,525 x 1022 molécules d'hydrogène gazeux qui réagissent, combien de molécules d'ammoniac se forment?
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Selon la loi d'Avogadro, à même température et pression, les gaz de même volume auront le même nombre de molécules.
H 2 (g) + 3N 2 (g) -> 2NH 3 (g)
3 L 1 L 2 L
La quantité de NH 3 formée = 2VNH 3 / 3VH 2 = x / 7,52 x 1022
x = 5,02 x 1022 molécules.
