قانون غاي-لوساك

يشير قانون غاي-لوساك عادةً إلى قانون جوزيف-لويس غاي-لوساك الخاص بتناسب أحجام الغازات ، والذي اكتُشف عام 1808 ونُشر عام 1809. ^{[ 1 ]} مع ذلك، يُشير أحيانًا إلى تناسب حجم الغاز مع درجة حرارته المطلقة عند ضغط ثابت . نُشر هذا القانون الأخير بواسطة غاي-لوساك عام 1802، ^{[ 2 ]} لكنه في المقال الذي وصف فيه عمله، استشهد بعمل سابق غير منشور يعود إلى ثمانينيات القرن الثامن عشر لجاك شارل . ونتيجةً لذلك، يُعرف تناسب الحجم مع درجة الحرارة عادةً باسم قانون شارل .

ينص قانون دمج الأحجام على أنه عندما تتفاعل الغازات كيميائياً معاً، فإنها تفعل ذلك بكميات حجمية تحمل نسب عددية صحيحة صغيرة (الأحجام المحسوبة عند نفس درجة الحرارة والضغط).

يمكن التعبير عن النسبة بين أحجام الغازات المتفاعلة والمنتجات الغازية بأعداد صحيحة بسيطة .

على سبيل المثال، وجد غاي-لوساك أن حجمين من الهيدروجين يتفاعلان مع حجم واحد من الأكسجين لتكوين حجمين من الماء الغازي. وبالتعبير العملي، يتحد 100 مل من الهيدروجين مع 50 مل من الأكسجين لإنتاج 100 مل من بخار الماء: هيدروجين (100 مل) + أكسجين (50 مل) = ماء (100 مل). وبالتالي، فإن حجمي الهيدروجين والأكسجين المتحدين (أي 100 مل و50 مل) يحملان نسبة بسيطة هي 2:1، وكذلك نسبة بخار الماء الناتج إلى الأكسجين المتفاعل.

استنادًا إلى نتائج غاي-لوساك، افترض أميديو أفوجادرو في عام 1811 أنه عند نفس درجة الحرارة والضغط، تحتوي الأحجام المتساوية من الغازات (مهما كان نوعها) على أعداد متساوية من الجزيئات ( قانون أفوجادرو ). وأشار إلى أنه إذا كانت هذه الفرضية صحيحة، فإن النتيجة المذكورة سابقًا ستكون صحيحة.

حجمان من الهيدروجين + حجم واحد من الأكسجين = حجمان من الماء الغازي

ويمكن التعبير عنها أيضاً على النحو التالي

جزيئان من الهيدروجين + جزيء واحد من الأكسجين = جزيئان من الماء.

أعلن جوزيف لويس جاي لوساك قانون دمج أحجام الغازات علنًا في اليوم الأخير من عام 1808، ونُشر في عام 1809. ^{[ 3 ] [ 4 ]} نظرًا لعدم وجود دليل مباشر على نظرية أفوجادرو الجزيئية، لم يتبنَّ سوى عدد قليل جدًا من الكيميائيين فرضية أفوجادرو على أنها صالحة بشكل عام حتى دافع عنها الكيميائي الإيطالي ستانيسلاو كانيزارو بشكل مقنع خلال المؤتمر الكيميائي الدولي الأول في عام 1860. ^{[ 5 ]}

في القرن السابع عشر، اكتشف غيوم أمونتونس علاقة منتظمة بين ضغط ودرجة حرارة الغاز عند ثبات الحجم. ولا تزال بعض كتب الفيزياء التمهيدية تُعرّف هذه العلاقة بقانون غاي-لوساك. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} ركّز غاي-لوساك في دراسته على العلاقة بين الحجم ودرجة الحرارة، ونشرها عام 1802، إلا أن عمله تضمن بعض المقارنات بين الضغط ودرجة الحرارة. ^{[ 9 ]} ونظرًا للظروف التقنية المتاحة آنذاك، اقتصرت تجارب أمونتونس على الهواء، بينما تمكّن غاي-لوساك من إجراء تجارب على أنواع متعددة من الغازات الشائعة، كالأكسجين والنيتروجين والهيدروجين. ^{[ 10 ]}

فيما يتعلق بالعلاقة بين الحجم ودرجة الحرارة، نسب جاي لوساك نتائجه إلى جاك شارل لأنه استخدم الكثير من بيانات شارل غير المنشورة من عام 1787 - ومن ثم أصبح القانون يُعرف باسم قانون شارل أو قانون شارل وجاي لوساك . ^{[ 11 ]}

تشكل قوانين أمونتونس، وشارل ، وبويل قانون الغازات الموحد . ويمكن تعميم هذه القوانين الثلاثة، بالإضافة إلى قانون أفوجادرو، بقانون الغاز المثالي .

استخدم غاي-لوساك الصيغة المستنتجة من ΔV/V = αΔT لتحديد معدل التمدد α للغازات. بالنسبة للهواء، وجد أن التمدد النسبي ΔV/V = 37.50%، وحصل على قيمة α = 37.50%/100  °C = 1/266.66  °C، مما يشير إلى أن قيمة الصفر المطلق تقل بمقدار 266.66  °C تقريبًا عن 0  °C. ^{[ 12 ]} قيمة معدل التمدد α متقاربة لجميع الغازات، ويُشار إلى ذلك أحيانًا بقانون غاي-لوساك . انظر مقدمة هذه المقالة، وقانون شارل .

• قانون أفوجادرو – العلاقة بين حجم وكمية الغاز عند ثبات درجة الحرارة والضغط 
• قانون بويل – العلاقة بين ضغط الغاز وحجمه 
• قانون شارل – العلاقة بين حجم ودرجة حرارة الغاز عند ضغط ثابت 
• قانون الغاز الموحد – مزيج من قوانين الغاز الخاصة بتشارلز وبويل وجاي-لوساك 

• كاستكا، جوزيف ف.؛ ميتكالف، هـ. كلارك؛ ديفيس، ريموند إي.؛ ويليامز، جون إي. (2002). الكيمياء الحديثة . هولت، راينهارت ووينستون. ISBN 978-0-03-056537-3.
• غوتش، إيان (2003). الدليل الكامل للمبتدئين في الكيمياء . ألفا، مجموعة بنجوين. رقم ISBN 978-1-59257-101-7.
• ماسكيتا، جوزيف أ. (1998). كيفية الاستعداد لاختبار الكيمياء في اختبار SAT II . بارونز. ISBN 978-0-7641-0331-5.