La legge di Avogadro dice che, alle stesse condizioni di temperatura e di pressione, volumi uguali di gas diversi contengono lo stesso numero di particelle (siano esse atomi o molecole).

Per capirci, 2 L di ossigeno e 2 L di elio che hanno la stessa temperatura e la stessa pressione contengono lo stesso numero di particelle, nonostante presentino una composizione chimica diversa (l’elio è formato da atomi, l’ossigeno invece da molecole).

Ciò implica che, alle stesse condizioni di temperatura e di pressione, i gas contengono anche lo stesso numero di moli. A prescindere infatti dalla sostanza presa in considerazione, in una mole c’è sempre lo stesso numero di particelle, per cui due o più gas che contengono lo stesso numero di particelle contengono inevitabilmente lo stesso numero di moli.

Per riprendere l’esempio di prima, le moli presenti in 2 L di ossigeno sono le stesse che ci sono in 2 L di elio, purché entrambi i gas abbiano la stessa temperatura e la stessa pressione.

Il rapporto tra volume e moli di un gas

In base a quanto detto, la legge di Avogadro permette inoltre di affermare che, se la temperatura e la pressione rimangono costanti, il volume di un gas è direttamente proporzionale al numero di moli:

\frac{V}{n}=k

Se infatti il volume raddoppia, il numero di moli raddoppia. Se il volume triplica, il numero di moli triplica; e così via. In altre parole, il volume è direttamente proporzionale al numero di moli, per cui il loro rapporto rimane sempre uguale.

Ciò vale per tutti i gas, dato che la legge di Avogadro è una delle leggi dei gas ed è quindi applicabile a tutti i gas (assumendo che i gas si comportino come un gas ideale).

Il volume molare

Il volume occupato da una singola mole di un gas prende il nome di volume molare (V_m).

Possiamo ricavare il volume di un gas moltiplicando il suo numero di moli per il suo volume molare:

V=n\ ·V_m

In condizioni normali, cioè alla temperatura di 273,15 K (= 0°) e alla pressione di 1 atm, il volume molare di tutti i gas vale 22,4 L.

Calcolare volume e numero di moli con la legge di Avogadro

Se il volume (V₁) e il numero di moli (n₁) di un gas a un certo punto cambiano, come facciamo a sapere quanto misura il suo nuovo volume (V₂), conoscendo il suo nuovo numero di moli (n₂) e presupponendo che la temperatura e la pressione rimangano uguali? Per rispondere a questa domanda, è sufficiente fare una semplice proporzione:

V₁ : n₁ = V₂ : n₂

Ad esempio:

A questo punto facciamo la proporzione:

30 : 2 = x : 4,5

Per cui:

x=\frac{30\ ·4,5}{2}=67,5\ L