- Zgodovina
- Navdihi Amedeja Avogadra
- Molekularna hipoteza
- Petdeset let kasneje
- Rojstvo izraza
- Kaj sestavljajo in enote
- Atom-gram in molekul-gram
- Molske mase in mol
- Kako se izračuna Avogadrovo število
- Natančnejše metode merjenja
- Prijave
- Rešene vaje
- Vaja 1
- Vaja 2
- Reference
Številka Avogadro je tista, ki označuje, koliko delcev vsebuje en mol snovi. Običajno je označen s simbolom N A ali L in ima izjemno velikost: 6,02 · 10 23 , zapisan v znanstveni zapis; če ga ne uporabimo, bi ga morali napisati v celoti: 602000000000000000000000.
Da bi se izognili in olajšali njegovo uporabo, je priročno sklicevati se na številko Avogadro, ki jo imenuje mol; to je ime za enoto, ki ustreza tolikšni količini delcev (atomi, protoni, nevtroni, elektroni itd.). Če desetina ustreza 12 enotam, mol vsebuje enote N A , kar poenostavlja stehiometrične izračune.
Avogadrova številka zapisana v znanstveni zapis. Vir: PRHaney
Matematično gledano Avogadrovo število morda ni največje od vseh; toda zunaj področja znanosti bi njegova uporaba za označevanje količine katerega koli predmeta presegla meje človeške domišljije.
Na primer, krt svinčnikov bi vključeval izdelavo 6,02 · 10 23 enot, pri čemer bi Zemlja zapustila svoja rastlinska pljuča. Tako kot ta hipotetični primer je tudi veliko drugih, ki omogočajo pogled na veličastnost in uporabnost tega števila za astronomske količine.
Če se N A in mol nanašata na pretirane količine česar koli, kako koristni so v znanosti? Kot rečeno že na začetku: omogočajo vam "štetje" zelo majhnih delcev, katerih število je neverjetno ogromno tudi v zanemarljivih količinah snovi.
Najmanjša kapljica tekočine vsebuje milijarde delcev, pa tudi največ smešne količine dane trdne snovi, ki jo lahko stehtamo na kateri koli tehtnici.
Ne uporabljati znanstveni zapis, krt prihaja v podporo, ki kaže, koliko, bolj ali manj, gre za snov ali spojina N A . Na primer, 1 g srebra ustreza približno 9 · 10 -3 mol; z drugimi besedami, skoraj ena stotina N A (5,6 · 10 21 Ag atomov, približno) "naseli" ta gram .
Zgodovina
Navdihi Amedeja Avogadra
Nekateri verjamejo, da je bilo število Avogadro stalnica, ki jo je določil Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro iz Quaregne in Cerreto, bolj znan kot Amedeo Avogadro; Vendar pa je ta znanstvenik, odvetnik, namenjen študiju lastnosti plinov, in se zgleduje po delu Dalton in Gay-Lussac ni bilo, ki je predstavil N A .
Amadeo Avogadro je iz Daltona izvedel, da se mase plinov kombinirajo ali reagirajo v stalnih razmerjih. Na primer, masa vodika popolnoma reagira z osemkrat večjo maso kisika; ko ta delež ni bil izpolnjen, je eden od obeh plinov ostal v presežku.
Od Gay-Lussaca se je po drugi strani naučil, da količine plinov reagirajo v fiksnem razmerju. Tako dve količini vodika reagirata z enim kisika, da nastaneta dva volumna vode (v obliki pare glede na visoke temperature).
Molekularna hipoteza
Leta 1811 je Avogadro strnil svoje zamisli, da bi oblikoval svojo molekularno hipotezo, v kateri je pojasnil, da je razdalja, ki ločuje plinovite molekule, konstantna, dokler se tlak in temperatura ne spreminjata. Ta razdalja torej določa prostornino, ki jo lahko zaseda plin v posodi z razširljivimi ovirami (na primer balon).
Tako imata ob upoštevanju mase plina A, m A in mase plina B, m B , m A in m B enak volumen v normalnih pogojih (T = 0 ° C in P = 1 atm), če imata oba idealna plina enako število molekul; to je bila danes hipoteza Avogadra.
Iz njegovih opažanj je tudi ugotovil, da je razmerje med gostoto plinov, spet A in B, enako razmerju med njunima relativnima molekulskima masama (ρ A / ρ B = M A / M B ).
Njegov največji uspeh je bil vpeljati izraz „molekula“, kot je danes znan. Avogadro je vodik, kisik in vodo obravnaval kot molekule in ne kot atome.
Petdeset let kasneje
Zamisel o njegovih diatomskih molekulah se je v 19. stoletju med kemiki srečala z močno odpornostjo. Čeprav je Amadeo Avogadro na univerzi v Torinu poučeval fiziko, njegovo delo ni bilo zelo dobro sprejeto in pod senco poskusov in opazovanj bolj priznanih kemikov je bila njegova hipoteza pokopana petdeset let.
Tudi prispevek znanega znanstvenika Andréja Ampereja, ki je podprl Avogadrovo hipotezo, ni bil dovolj, da bi ga kemiki resno premislili.
Šele na kongresu v Karlsruheju v Nemčiji leta 1860 je mladi italijanski kemik Stanislao Cannizzaro rešil Avogadrovo delo kot odgovor na kaos zaradi pomanjkanja zanesljivih in trdnih atomskih mas in kemičnih enačb.
Rojstvo izraza
Tako imenovano 'Avogadrovo število' je skoraj sto let pozneje predstavil francoski fizik Jean Baptiste Perrin. Približen N A je določil z različnimi metodami iz svojega dela na Brownovem gibanju.
Kaj sestavljajo in enote
Atom-gram in molekul-gram
Avogadrovo število in mol sta sorodna; vendar je druga obstajala pred prvo.
Ob poznavanju relativnih mas atomov je bila enota atomske mase (amu) uvedena kot ena dvanajstina atoma ogljikovega izotopa 12; približno masa protona ali nevtrona. Na ta način je bilo znano, da je ogljik dvanajstkrat težji od vodika; kar pomeni, da 12 C tehta 12u, 1 H pa 1 u.
Kolikšno maso ima ena amu res enaka? Tudi, kako bi bilo mogoče izmeriti maso tako majhnih delcev? Potem je prišla ideja o gram-atomu in gram-molekuli, ki sta jih kasneje nadomestila krtica. Te enote so priročno povezale gram z amu na naslednji način:
12 g 12 C = N ma
Število 12 atomov C N , pomnoženo z njihovo atomsko maso, daje vrednost, ki je številčno enaka relativni atomski masi (12 amu). Zato je 12 g 12 C enak enem gramu atoma; 16 g 16 O, en gram atoma kisika; 16 g CH 4 , en gram Molekula za metan, in tako naprej z drugimi elementi ali spojine.
Molske mase in mol
Gram-atom in molekulo grama, ne iz enot, so sestavljale molarne mase atomov oziroma molekul.
Tako definicija mol postane: enota, določena za število atomov v 12 g čistega ogljika 12 (ali 0,012 Kg). In medtem, postal je označena N N A .
Tako je Avogadrovo število formalno sestavljeno iz števila atomov, ki sestavljajo takšnih 12 g ogljika 12; njegova enota pa je mol in njeni derivati (kmol, mmol, lb-mol itd.).
Molske mase so molekularne (ali atomske) mase, izražene kot funkcija molov.
Na primer, molska masa O 2 je 32g / mol; to pomeni, da ima mol molekule kisika maso 32 g, molekula O 2 pa molekulsko maso 32 u. Podobno je molska masa H 1 g / mol: en mol H-atomov ima maso 1 g, en H-atom pa ima atomsko maso 1 u.
Kako se izračuna Avogadrovo število
Koliko je krt? Kakšna je vrednost N A, tako da imajo atomske in molekularne mase enako številčno vrednost kot molarne mase? Če želite to ugotoviti, je treba rešiti naslednjo enačbo:
12 g 12 C = N A ma
Ampak mama je 12 amu.
12 g 12 C = N A 12uma
Če veste, koliko je vreden amu (1.667 10 -24 g), lahko neposredno izračunate N A :
N A = (12 g / 2 · 10 -23 g)
= 5,998 10 23 atomov pri 12 C
Ali je ta številka enaka tisti, predstavljeni na začetku članka? Ne Medtem decimalke igrajo proti, da so veliko bolj natančne izračune za določitev N A .
Natančnejše metode merjenja
Če je že prej znana definicija mola, zlasti mola elektronov, in električnega naboja, ki ga nosijo (približno 96.500 C / mol), ob poznavanju naboja posameznega elektrona (1.602 × 10-19-19 C), lahko Izračunajte tudi N A na ta način:
N A = (96500 C / 1,660 × 10 −19 C)
= 6.0237203 10 23 elektronov
Ta vrednost izgleda še bolje.
Drug način izračuna je sestavljen iz rentgenskih kristalografskih tehnik z uporabo 1 kg ultra čiste silicijeve krogle. Za to se uporablja formula:
N A = n (V u / V m )
Kjer je n število atomov v enotni celici silicijevega kristala (n = 8), V u in V m pa volumen enote in molarne celice. Če poznamo spremenljivke za silicijev kristal, lahko s to metodo izračunamo Avogadrovo število.
Prijave
Avogadrovo število v bistvu omogoča izražanje neprimernih količin elementarnih delcev v preprostih gramih, ki jih je mogoče meriti na analitičnih ali rudimentarnih tehtnicah. Ne samo to: če se atomska lastnost pomnoži z N A , bo njena manifestacija pridobljena na makroskopskih lestvicah, vidnih v svetu in s prostim očesom.
Zato in z dobrim razlogom naj bi ta številka delovala kot most med mikroskopskim in makroskopskim. Pogosto ga najdemo v fizikokemiji, ko poskušajo vedenje molekul ali ionov povezati z njihovimi fizikalnimi fazami (tekoča, plinska ali trdna).
Rešene vaje
Izračuni v drugem razdelku primerov vaj z N so bili naslovljeni na . Nato bomo nadaljevali z reševanjem še dveh.
Vaja 1
Kaj je masa molekule H 2 O?
Če je znano, da je njegova molarna masa 18 g / mol, ima en mol molekule H 2 O maso 18 gramov; vprašanje pa se nanaša samo na posamezno molekulo. Za izračun njegove mase se uporabijo pretvorbeni faktorji:
(18 g / mol H 2 O) · (mol H 2 O / 6.02 · 10 23 molekul H 2 O) = 2,99 · 10 -23 g / molekula H 2 O
To pomeni, da molekula H 2 O ima maso 2,99 · 10 -23 g.
Vaja 2
Koliko atomov kovine disprozija (Dy) bo vsebovalo košček njegove mase, katere masa je 26 g?
Atomska masa disprozija je 162,5 u, kar je enako 162,5 g / mol s pomočjo Avogadrovega števila. Spet nadaljujemo s faktorji pretvorbe:
(26 g) · (mol Dy / 162,5 g) · (6,02 · 10 23 Dy atomov / mol Dy) = 9,63 · 10 22 Dy atomov
Ta vrednost je 0,16-krat manjša od N A (9,63 · 10 22 / 6,02 · 10 23 ), zato ima omenjeni kos 0,16 molov disprozija (izračunamo ga lahko tudi s 26/162 , 5).
Reference
- Wikipedija. (2019). Avogadro konstanta. Pridobljeno: en.wikipedia.org
- Atteberry Jonathan. (2019). Kakšno je Avogadrovo število? HowStuffWorks. Pridobljeno: science.howstuffworks.com
- Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang in Jacob Gomez. (02. maj 2019). Krt in Avogadrov Konstant. Kemija LibreTexts. Pridobljeno: chem.libretexts.org
- Dan mola. (sf). Zgodovina Avogadrovo število: 6.02 krat 10 do 23 rd . Pridobljeno: moleday.org
- Helmenstine, Anne Marie, dr. (06. januar 2019). Poskusno določanje Avogadrovega števila. Pridobljeno: misel.com
- Tomás Germán. (sf). Avogadrova številka. IES Domingo Miral. Pridobljeno: iesdmjac.educa.aragon.es
- Joaquín San Frutos Fernández. (sf). Koncept številk in madežev Avogadra. Pridobljeno iz: encina.pntic.mec.es
- Bernardo Herradón. (3. september 2010). Kongres v Karlsruheju: 150 let. Pridobljeno: madrimasd.org
- George M. Bodner. (16. februar 2004). Kako je bilo določeno Avogadrovo število? Znanstveni ameriški. Pridobljeno: scienceamerican.com