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| 기체 법칙 | ||||
| 보일 법칙 ([math(P \propto {V^{-1}})]) | 샤를 법칙 ([math(V \propto T)]) | 기체 반응 법칙 ([math(V_1:V_2= n_1:n_2)]) | 아보가드로 법칙 ([math(V \propto n)]) | 이상 기체 법칙 ([math(PV=nRT)]) |
| * 기체 반응 법칙은 게이뤼삭 법칙의 다른 이름이다. 다만 이는 샤를의 법칙의 다른 이름이기도 하다. | ||||
1. 개요
Law of combining volumes기체는 항상 일정한 부피비로만 반응한다는 것으로, 조제프 루이 게이뤼삭에 의해 창시되었다. 아보가드로 법칙의 이론상 근거가 됨은 물론 우리가 현재 쓰고 있는 화학식 표기법 자체의 근거가 된다. 게이뤼삭 법칙이라고도 불린다. 다만 국가에 따라서 게이뤼삭의 법칙은 샤를의 법칙을 의미하기도 하기에 조심해야 한다. 중학교 3학년 때 배운다.
2. 내용
법칙의 내용은 다음과 같다.동일한 온도와 압력하에서 반응하는 두 기체의 부피는 간단한 정수비로 되어 있다. 뿐만 아니라 각 생성물의 부피와 반응 기체 중 어느 하나의 부피와의 비율도 간단한 정수비이다.
예를 들면,처럼 생성물과 반응물간의 기체의 부피가 정수비로 이루어져 있는 것을 말한다.[1]
기체 반응의 법칙은 물의 화학식이 H2O가 되어야 하는 이유이다. 수소와 산소가 반응하여 물이 되는 화학 반응식을 H + O → HO라 가정해도 질량 보존의 법칙, 일정 성분비의 법칙, 더 나아가 배수 비례의 법칙도 모두 성립한다. 하지만 문제는 기체 상태의 수소와 산소를 반응시켜 물을 만들 때 일정한 부피비로 기체들이 반응한다는 것이었다. 이것이 우리가 이야기 하고 있는 기체 반응의 법칙이다. 이 법칙을 설명하기 위해 그 유명한 아보가드로가 분자의 개념을 도입하고 '모든 기체는 일정한 압력과 온도에서는 종류에 관계없이 같은 부피 속에 같은 개수가 들어간다.'라는 개념을 통해 물의 화학식이 HO가 아닌 H2O인 이유도 설명한 것이다.
보일 법칙, 샤를 법칙, 기체 반응 법칙, 아보가드로 법칙을 전부 한데 묶어 일반화한 것이 자연과학도라면 다들 알고 있을 이상 기체 법칙.
3. 이상기체방정식
기체반응법칙은 이상기체방정식을 밀도(density,[math(\rho)])의 개념으로 이해해볼수있도록 해준다.[math( 밀도 = \dfrac{m(질량)}{V(부피)}= \dfrac{P(압력)M(몰농도)}{T(온도)R(기체상수)} )]
[math( \frac{m}{V}= \frac{PM}{TR} )]
[math( \frac{m}{M}= \frac{PV}{TR} )]
[math( \frac{m}{M}{TR}= {PV} )]
[math( n{RT}= {PV} )]
[math( PV = nRT )]
기체반응법칙은 밀도의 개념으로 이상기체방정식을 이해해볼때 압력과 온도(열에너지)가 질량과 부피에서 상관관계를 이해해볼수있도록 해준다.
4. 관련문서
[1] 만약 아보가드로의 법칙이 성립하지 않는다면 꼭 정수비로 나와야 할 이유가 없다.