La loi d'Avogadro-Ampère et le volume molaire
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Dans ces conditions, quel volume occupe une mole de gaz ?
Revenons à la définition même de
l'état gazeux : c'est un état dispersé et
désordonné.
Les molécules de gaz ont un mouvement propre et elles
occupent tout le volume qu'elles ont à leur disposition.
La notion de pression se définit alors
comme l'ensemble des micro-chocs entre les
molécules et les parois qui limitent leur
déplacement.
La théorie d'Avogadro (1776-1856) indique que deux
volumes égaux de gaz différents,
pris dans les mêmes conditions de
température et de pression, contiennent
le même nombre de molécules c'est-à-dire la
même quantité de matière.
Par exemple, cela signifie qu'une mole de butane occupe le
même volume qu'une mole de dioxygène lorsque ces
deux gaz sont pris à la même pression et à la
même température
Cette théorie fait suite aux travaux de Dalton sur la
théorie atomique et de Gay-Lussac sur les proportions
volumiques.
Cette loi a des implications importantes car elle rend
possible la détermination de la masse molaire d'un gaz
à partir de celle d'un autre.
Mais, bien qu'André-Marie Ampère (1775-1836)
confirme cette hypothèse par une série
d'expériences ; les chimistes de l'époque,
pourtant plus enclins aux travaux empiriques, ne
reconnaîtront cette théorie que beaucoup plus tard.
Puisque la loi d'Avogadro-Ampère énonce qu'une mole
de n'importe quel gaz occupe toujours le même volume si
l'on travaille dans les mêmes conditions de
température et de pression, on peut connaître le
volume d'une mole de
gaz ou volume molaire
noté Vm.
Ainsi à 0°C et sous pression atmosphérique
normale (1013 hPa), le volume d'une mole de gaz est :
Vm = 22,4 L.mol-1.
Il est possible de trouver une relation entre quantité de matière, volume et volume molaire :
Remarque : cette relation est valable pour les solides et les liquides sous réserve de pouvoir déterminer leur volume molaire via la masse volumique et la masse molaire.
Par exemple : Pour déterminer le volume occupé par 0,3 moles de méthane de formule brute CH4 à 0°C et sous pression atmosphérique normale, il suffit d'utiliser :
V= n x Vm soit V = 0,3 x 22,4 = 6,72 L.
Notons bien que 0,3 moles de butane, de dioxygène, de
dihydrogène, occuperont le même volume !!!
Dans les mêmes conditions de température et de pression, tous les gaz ont le même volume molaire. A 0°C et sous pression atmosphérique normale, ce volume est : Vm = 22,4 L.mol-1.
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