Hukum Avogadro

Hukum Avogadro (terkadang dirujuk sebagai hipotesis Avogadro atau prinsip Avogadro) adalah suatu hukum gas eksperimen yang mengaitkan volume gas dengan jumlah zat gas tersebut. Hukum ini merupakan kasus hukum gas ideal yang spesifik. Hukum ini berbunyi:

Hukum Avogadro menyatakan bahwa, "Gas-gas yang memiliki volume yang sama, pada suhu dan tekanan yang sama, memiliki jumlah molekul yang sama pula."

Untuk massa dari suatu gas ideal tertentu, volume sebanding dengan jumlah (mol) gas tersebut jika diukur pada suhu dan tekanan konstan.

Hukum ini dinamai dari Amedeo Avogadro yang, pada tahun 1811, menyatakan hipotesis bahwa dua sampel gas ideal, dengan volume yang sama dan pada suhu dan tekanan sama, memiliki jumlah molekul yang sama. Sebagai contoh volume sebanding dari hidrogen dan nitrogen molekuler mengandung jumlah molekul yang sama ketika berada pada suhu dan tekanan yang sama, serta diamati berperilaku seperti gas ideal. Pada prakteknya, gas-gas nyata memperlihatkan penyimpangan kecil dari perilaku ideal dan hukum tersebut hanya merupakan pendekatan saja, tetapi tetap berguna bagi para peneliti.

Definisi matematis

Hukum ini dapat dinyatakan melalui persamaan:

$V\propto n\,$

atau

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

dalam persamaan di atas:

V adalah volume gas;

n adalah jumlah zat dari gas tersebut (diukur dalam mol);

k adalah konstanta kesebandingan.

Hukum ini menjelaskan bagaimana, dalam kondisi suhu dan tekanan yang sama, volume sebanding dari semua gas mengandung jumlah molekul yang sama. Untuk membandingkan zat yang sama dalam dua kondisi yang berbeda, hukum ini dapat dinyatakan melalui persamaan:

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

Persamaan ini menunjukkan bahwa, ketika jumlah mol gas meningkat, volume gas juga meningkat secara proporsional. Demikian pula, jika jumlah mol gas berkurang, maka volumenya juga berkurang. Sehingga, jumlah molekul atau atom dalam sejumlah volume spesifik gas ideal tidak bergantung pada ukuran atau massa molar dari gas tersebut.

Penurunan dari hukum gas ideal

Penurunan rumusan hukum Avogadro mengikuti langsung dari hukum gas ideal, yaitu

$PV=nRT$,

yang dalam persamaan tersebut R adalah konstanta gas, T adalah suhu dalam Kelvin, dan P adalah tekanan (dalam Pascal).

Untuk mendapat V/n, karenanya diperoleh

${\frac {V}{n}}={\frac {RT}{P}}$.

Sebagai perbandingan didapat

$k={\frac {RT}{P}}$

yang bernilai konstan bagi suhu dan tekanan tetap.

Rumusan yang sebanding bagi hukum gas ideal dapat ditulis menggunakan konstanta Boltzmann k_B, yaitu

$PV=Nk_{\rm {B}}T$,

yang dalam persamaan ini N adalah jumlah partikel dalam gas, dan perbandingan R dan k_B sebanding dengan tetapan Avogadro.

Dalam bentuk ini, untuk V/N bernilai konstan, diperoleh

${\frac {V}{N}}=k'={\frac {k_{\rm {B}}T}{P}}$.

Jika T dan P dilakukan pada suhu dan tekanan standar (STP), maka k'=1/n₀, di mana n₀ adalah konstanta Loschmidt.

Volume molar

Artikel utama: Volume molar

Dengan mengambil keadaan STP sebesar 101.325 kPa dan 273.15 K, maka volume dari satu mol gas dapat dihitung:

$V_{\rm {m}}={\frac {V}{n}}={\frac {RT}{P}}={\frac {(8.314\;\mathrm {J} \mathrm {mol} ^{-1}\mathrm {K} ^{-1})(273.15\;\mathrm {K} )}{101.325\;\mathrm {kPa} }}=22.41\;\mathrm {dm} ^{3}\mathrm {mol} ^{-1}=22.41\;\mathrm {liter} /\mathrm {mol}$

Untuk 100.00 kPa dan 273.15 K, volume molar dari suatu gas ideal adalah 22.712 dm³mol⁻¹.

Lihat pula

• Hukum Boyle
• Hukum Charles
• Hukum gas gabungan
• Hukum Gay-Lussac
• Bilangan Avogadro
• Gas ideal