Изучение свойств газообразных веществ и химических реакций с участием газов сыграло настолько важную роль в становлении атомно-молекулярной теории, что газовые законы заслуживают специального рассмотрения.
Экспериментальные исследования, по изучению химических реакций между газообразными веществами, привели Ж.-Л. Гей-Люссака (1805) к открытиюзакона объемных отношений: при неизменных температуре и давлении объемы реагирующих газов относятся друг к другу и к объемам газообразных продуктов реакции как небольшие целые числа. Так, при образовании хлорида водорода из простых веществ (H2 + Cl2 = 2HCl), объемы реагирующих и полученных веществ относятся друг к другу как 1:1:2, а при синтезе Н2О из простых веществ (2H2 + О2 = 2H2О) это соотношение – 2:1:2.
Эти пропорции нашли объяснение в законе Авогадро: в равных объемах разных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится равное количество молекул. Молекулы простых газообразных веществ, таких как водород, кислород, хлор и др., состоят из двух атомов.
Из закона Авогадро вытекает два важных следствия:
- молекулярная масса (н. у.) газа или пара (M1) равна произведению его относительной плотности (D) к любому другому газу на молекулярную массу последнего (M2)
M1 = D ∙ M2 ;
D = M1/ M2 – отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении.
Например, азот тяжелее гелия в 7 раз, поскольку плотность азота по гелию равна:
DHe(N2) = M(N2) / М(Не) = 28/4 =7