- Istorija
- Amedeo Avogadro įkvėpimai
- Molekulinė hipotezė
- Po penkiasdešimties metų
- Termino gimimas
- Iš ko ji susideda ir vienetai
- Atomo gramas ir molekulės gramas
- Molinės masės ir mol
- Kaip apskaičiuojamas Avogadro skaičius
- Tikslesni matavimo metodai
- Programos
- Išspręsta mankšta
- 1 pratimas
- 2 pratimas
- Nuorodos
Avogadro skaičius yra vienas, kad rodo, kiek dalelės apima vieną moli dalelių. Paprastai jis žymimas simboliu N A arba L ir turi nepaprastą dydį: 6,02 · 10 23 , užrašytas moksliniu žymėjimu; jei nenaudojamas, jis turėtų būti parašytas visas: 602000000000000000000000.
Norint išvengti jo naudojimo ir palengvinti jo naudojimą, patogu nurodyti Avogadro numerį, vadinantį jį moliu; tai vardas, suteiktas vienetui, atitinkančiam tokį dalelių kiekį (atomai, protonai, neutronai, elektronai ir kt.). Taigi, jei keliolika atitinka 12 vienetų, molį sudaro N A vienetai, supaprastinant stechiometrinius skaičiavimus.
Avogadro skaičius užrašytas moksliniu žymėjimu. Šaltinis: PRHaney
Matematiškai Avogadro skaičius gali būti ne pats didžiausias; bet už mokslo ribų, jo panaudojimas bet kokio objekto kiekiui nurodyti viršytų žmogaus vaizduotės ribas.
Pvz., Iš pieštukų molio reikėtų pagaminti 6,02 · 10 23 vienetus, paliekant Žemę be savo augalų plaučių. Kaip ir šis hipotetinis pavyzdys, gausu ir daugelio kitų, leidžiančių pažvelgti į šio skaičiaus didingumą ir pritaikomumą astronominiams dydžiams.
Jei N A ir molis nurodo per didelius kiekius nieko, kuo jie naudingi moksle? Kaip sakoma pradžioje: jie leidžia „suskaičiuoti“ labai mažas daleles, kurių skaičius yra nepaprastai didelis net ir nereikšminguose materijos kiekiuose.
Mažiausiame skysčio laše yra milijardai dalelių, taip pat juokingiausias tam tikros kietos medžiagos kiekis, kurį galima pasverti bet kurioje pusiausvyroje.
Nenaudokite mokslo notacijos, molis ateina paramą, nurodant kiek, daugiau ar mažiau, tai medžiaga ar junginys N A . Pavyzdžiui, 1 g sidabro atitinka maždaug 9,10 -3 molius; kitaip tariant, beveik šimtasis N A ( apytiksliai 5,6 · 10 21 Ag atomų) „gyvena“ tą gramą .
Istorija
Amedeo Avogadro įkvėpimai
Kai kurie žmonės mano, kad Avogadro skaičius buvo pastovus, kurį nustatė Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro iš Quaregna ir Cerreto, geriau žinomas kaip Amedeo Avogadro; Tačiau šis mokslininkas-teisininkas, skirta studijuoja dujų savybes ir įkvėpė Dalton ir gėjų-Lussac darbo buvo ne tai, kas pristatė N A .
Iš Daltono Amadeo Avogadro sužinojo, kad dujų masės jungiasi ar reaguoja pastoviomis proporcijomis. Pavyzdžiui, vandenilio masė visiškai reaguoja su aštuonis kartus didesne deguonies mase; kai ši proporcija nebuvo įvykdyta, vienos iš dviejų dujų perteklius.
Iš „Gay-Lussac“, kita vertus, jis sužinojo, kad dujų tūris reaguoja fiksuotuose santykiuose. Taigi du vandenilio tūriai reaguoja su vienu iš deguonies ir gauna du vandens kiekius (garo pavidalu, atsižvelgiant į aukštą susidariusią temperatūrą).
Molekulinė hipotezė
1811 m. Avogadro sutelkė savo mintis suformuluoti savo molekulinę hipotezę, kurioje paaiškino, kad atstumas, kuris skiria dujines molekules, yra pastovus tol, kol nepasikeičia slėgis ir temperatūra. Taigi šis atstumas nusako tūrį, kurį dujos gali užimti talpoje su išskleidžiamais barjerais (pavyzdžiui, balionu).
Taigi, atsižvelgiant į dujų A, m A ir dujų B masę, m B , m A ir m B normaliomis sąlygomis turės tą patį tūrį (T = 0 ° C ir P = 1 atm), jei abi idealios dujos turi: tas pats molekulių skaičius; tokia buvo Avogadro hipotezė, dabar galiojanti įstatyme.
Iš savo pastebėjimų jis taip pat padarė išvadą, kad dujų, vėlgi A ir B, tankio santykis yra toks pat kaip santykinės jų molekulinės masės (ρ A / ρ B = M A / M B ).
Didžiausia jo sėkmė buvo įvesti terminą „molekulė“, kaip jis žinomas šiandien. Avogadro apdorotas vandenilis, deguonis ir vanduo yra molekulės, o ne atomai.
Po penkiasdešimties metų
Jos diatominių molekulių idėja sulaukė didelio atsparumo chemikams XIX a. Nors Amadeo Avogadro dėstė fiziką Turino universitete, jo darbas nebuvo labai gerai priimtas ir, remiantis garsesnių chemikų eksperimentais ir stebėjimais, jo hipotezė buvo palaidota penkiasdešimt metų.
Net garsaus mokslininko André Ampere indėlio, kuris palaikė Avogadro hipotezę, chemikams nepakako rimtai apsvarstyti.
Tik 1860 m., Karlsrūhės kongrese, Vokietijoje, jaunasis italų chemikas Stanislao Cannizzaro išgelbėjo Avogadro darbą kaip atsaką į chaosą, nes trūko patikimų ir tvirtų atominių masių bei cheminių lygčių.
Termino gimimas
Tai, kas vadinama Avogadro numeriu, beveik po šimto metų pristatė prancūzų fizikas Jeanas Baptiste'as Perrinas. Iš savo darbo su Browniano judesiu jis įvairiais metodais nustatė N A apytikslį .
Iš ko ji susideda ir vienetai
Atomo gramas ir molekulės gramas
Avogadro skaičius ir molis yra susiję; tačiau antrasis egzistavo prieš pirmąjį.
Žinant santykines atomų mases, atominės masės vienetas (amu) buvo įvestas kaip viena dvyliktoji dalis anglies 12 izotopo atomo; apytiksliai protono ar neutrono masė. Tokiu būdu buvo žinoma, kad anglis yra dvylika kartų sunkesnė už vandenilį; tai yra, 12 C sveria 12u, o 1 H sveria 1 u.
Tačiau kiek masės vienas amulas iš tikrųjų lygus? Taip pat, kaip būtų galima išmatuoti tokių mažų dalelių masę? Tada kilo gramo atomo ir gramo molekulės, kurias vėliau pakeitė molas, idėja. Šie vienetai patogiai sujungė gramą su amu taip:
12 g 12 C = N ma
12 C N atomų skaičius , padaugintas iš jų atominės masės, suteikia reikšmę, skaitmeniškai identišką santykinei atominei masei (12 amu). Todėl 12 g 12 C prilygo vieno gramo atomui; 16 g 16 O, vienam gramui deguonies; 16 g CH 4 , iš vieno gramo molekule metano, ir taip toliau, be kitų elementų ar junginių.
Molinės masės ir mol
Gramomą ir gramą molekulę, o ne vienetus, sudarė atitinkamai atomų ir molekulių molinės masės.
Taigi molio apibrėžimas tampa: atomų, esančių 12 g grynos anglies 12 (arba 0,012 Kg), skaičiumi, vienetas. O tuo tarpu, jis tapo žymimas N A .
Taigi Avogadro skaičius formaliai susideda iš atomų, kurie sudaro tokią 12 g anglies 12, skaičių; o jo vienetas yra molis ir jo dariniai (kmol, mmol, lb-mol ir kt.).
Molinės masės yra molekulinės (arba atominės) masės, išreikštos kaip molių funkcija.
Pavyzdžiui, molinė masė O 2 yra 32g / mol; tai yra, deguonies molekulių molio masė yra 32 g, o O 2 molekulės molekulinė masė yra 32 u. Taip pat H molinė masė yra 1 g / mol: vieno molio H atomų masė yra 1 g, o vieno H atomo atominė masė yra 1 u.
Kaip apskaičiuojamas Avogadro skaičius
Kiek yra molas? Kokia yra N A vertė, kad atominės ir molekulinės masės turėtų tokią pačią skaitinę vertę kaip molinės masės? Norėdami tai sužinoti, reikia išspręsti šią lygtį:
12 g 12 C = N A ma
Bet ma yra 12 amu.
12 g 12 C = N A 12uma
Jei žinote, kiek verta amu (1667 10 -24 g), galite tiesiogiai apskaičiuoti N A :
N = (12g / 2 · 10 -23 g)
= 5 998 10 23 12 C atomai
Ar šis skaičius sutampa su numeriu, pateiktu straipsnio pradžioje? Nr Nors po kablelio žaisti prieš, ten yra daug tikslesni skaičiavimai siekiant nustatyti N A .
Tikslesni matavimo metodai
Jei jau žinote molio, ypač elektronų molio, ir jų nešamo elektrinio krūvio apibrėžimą (apytiksliai 96 500 C / mol), žinant atskiro elektrono krūvį (1,602 × 10 –19 C), galite taip pat apskaičiuokite N A :
N = (96500 C / 1,602 × 10 -19 C)
= 6.0237203 10 23 elektronai
Ši vertė atrodo dar geriau.
Kitas būdas jį apskaičiuoti susideda iš rentgeno kristalografijos metodų, naudojant 1 kg ypač gryno silicio sferą. Tam naudojama formulė:
NE A = n (V u / V m )
Kur n yra silicio kristalo vienetiniame elemente esančių atomų skaičius (n = 8), o V u ir V m yra atitinkamai vieneto ir molinės ląstelės tūriai. Žinant silicio kristalo kintamuosius, šiuo metodu galima apskaičiuoti Avogadro skaičių.
Programos
Remiantis Avogadro skaičiumi, elementariųjų dalelių kiekius iš esmės galima išreikšti paprastais gramais, kuriuos galima išmatuoti remiantis analitinėmis ar pradinėmis svarstyklėmis. Ne tik tai: jei atominė savybė padauginta iš N A , jos pasireiškimas bus pasiektas makroskopinėmis skalėmis, matomomis pasaulyje ir plika akimi.
Todėl, manoma, kad dėl rimtos priežasties šis skaičius veikia kaip tiltas tarp mikroskopinio ir makroskopinio. Tai dažnai būna fizikochemijoje, bandant susieti molekulių ar jonų elgesį su jų fizikinių fazių (skysčio, dujų ar kietųjų) fazėmis.
Išspręsta mankšta
Skaičiavimai skyriuje du pavyzdžiai pratimai, naudojant N buvo sprendžiami iki . Tada mes imsimės sprendimo dar dviem.
1 pratimas
Kokia yra H 2 O molekulės masė ?
Jei žinoma, kad jo molinė masė yra 18 g / mol, tada vieno molio H 2 O molekulių masė yra 18 gramų; tačiau klausimas susijęs su atskira molekule. Tada jo masei apskaičiuoti naudojami perskaičiavimo koeficientai:
(18 g / mol H 2 O) · (mol H 2 O / 6,02 · 10 23 molekulės H 2 O) = 2,99 · 10–23 g / molekulė H 2 O
T. y., H 2 O molekulės masė yra 2,99 · 10–23 g.
2 pratimas
Kiek disprosiumo metalo (Dy) atomų bus jo gabalėlyje, kurio masė yra 26 g?
Disprosio atominė masė yra 162,5 u, lygi 162,5 g / mol, naudojant Avogadro skaičių. Vėlgi tęsiame perskaičiavimo koeficientus:
(26 g) · (mol Dy / 162,5 g) · (6,02 · 10 23 Dy atomai / mol Dy) = 9,63 · 10 22 Dy atomai
Ši vertė yra 0,16 karto mažesnė už N A (9,63 · 10 22 / 6,02 · 10 23 ), todėl minėtame gabale yra 0,16 molio disproso (jį taip pat galima apskaičiuoti naudojant 26/162 , 5).
Nuorodos
- Vikipedija. (2019 m.). Avogadro konstanta. Atkurta iš: en.wikipedia.org
- Atteberry Jonathanas. (2019 m.). Koks yra Avogadro skaičius? „HowStuffWorks“. Atkurta iš: science.howstuffworks.com
- Ryanas Benoitas, Michaelas Thai, Charlie Wang ir Jacobas Gomezas. (2019 m. Gegužės 02 d.). Molė ir Avogadro konstanta. Chemija „LibreTexts“. Atkurta iš: chem.libretexts.org
- Molių diena. (sf). Avogadro numerio istorija: 6,02 karto nuo 10 iki 23 -iosios . Atkurta iš: moleday.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 m. Sausio 06 d.). Eksperimentinis Avogadro skaičiaus nustatymas. Atgauta iš: thinkco.com
- Tomásas Germánas. (sf). Avogadro numeris. IES Domingo Miral. Atkurta iš: iesdmjac.educa.aragon.es
- Joaquín San Frutos Fernández. (sf). Avogadro skaičiaus ir molio samprata. Atkurta iš: encina.pntic.mec.es
- Bernardo Herradón. (2010 m. Rugsėjo 3 d.). Karlsrūhės kongresas: 150 metų. Atkurta iš: madrimasd.org
- George'as M. Bodneris. (2004 m. Vasario 16 d.). Kaip buvo nustatytas Avogadro skaičius? Mokslinis amerikietis. Atkurta iš: Scientificamerican.com