- Történelem
- Amedeo Avogadro inspirációi
- Molekuláris hipotézis
- Ötven évvel később
- A kifejezés születése
- Miből áll és egységek
- Atom-gramm és molekula-gramm
- Moláris tömeg és mol
- Hogyan számítják ki az Avogadro számát?
- Pontosabb mérési módszerek
- Alkalmazások
- Megoldott gyakorlatok
- 1. Feladat
- 2. gyakorlat
- Irodalom
Az Avogadro szám azt jelzi, hogy hány részecske tartalmaz egy mol anyagot. Ezt általában N A vagy L szimbólummal jelölik, és rendkívüli nagyságrenddel rendelkezik: 6,02 · 10 23, tudományos jelöléssel írva; ha nem használják, akkor teljes egészében meg kell írni: 602000000000000000000000.
Használatának elkerülése és megkönnyítése érdekében kényelmes hivatkozni az Avogadro számára, amely molnak hívja; ez az egységnek adott név, amely megfelel a részecskék ilyen mennyiségének (atomok, protonok, neutronok, elektronok stb.). Tehát, ha egy tucat 12 egységnek felel meg, a mol egy N A egységet foglal magában, egyszerűsítve a sztöchiometrikus számításokat.
Avogadro száma tudományos jelöléssel írva. Forrás: PRHaney
Matematikailag az Avogadro száma nem lehet a legnagyobb; de a tudomány birodalmán kívül, bármilyen tárgy mennyiségének jelölésére történő felhasználása meghaladná az emberi képzelet határait.
Például egy mol ceruza 6,02 · 10 23 egység előállítását foglalja magában, és így a Földet a növény tüdeje nélkül hagyja a folyamatban. Mint ez a hipotetikus példa, sokan is rengeteg más, amelyek lehetővé teszik egy pillantást e szám nagyszerűségére és alkalmazhatóságára csillagászati mennyiségekre.
Ha N A és a vakond túlzott mennyiségű mennyiségre utal, akkor mennyire hasznosak a tudományban? Mint ahogy az elején mondták: lehetővé teszik nagyon kis részecskék „megszámlálását”, amelyek száma hihetetlenül hatalmas még elhanyagolható anyagmennyiség esetén is.
A folyadék legkisebb cseppje milliárd részecskét tartalmaz, valamint egy adott szilárd anyag legnevetelhetőbb mennyiségét, amelyet bármilyen mérlegnél meg lehet mérni.
Ha nem használ tudományos jelölést, a vakond alátámasztja, jelezve, mennyi, többé-kevésbé egy anyag vagy vegyület az N A-hoz. Például, 1 g ezüst-megfelel körülbelül 9 · 10 -3 mól; más szóval, az N A csaknem századja (hozzávetőlegesen 5,6 · 10 21 Ag atom) „él” ezt a grammot.
Történelem
Amedeo Avogadro inspirációi
Néhányan úgy vélik, hogy az Avogadro számát Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro (Quaregna és Cerreto, állandó néven Amedeo Avogadro néven állandója) határozta meg; Ez a tudós-ügyvéd, aki a gázok tulajdonságainak tanulmányozására szentelt, és Dalton és Gay-Lussac munkájának ihlette, nem volt az, aki bemutatta az N A-t.
A Daltontól Amadeo Avogadro megtudta, hogy a gázok tömege állandó arányban egyesül vagy reagál. Például egy hidrogén tömeg teljesen reagál egy nyolcszor nagyobb oxigén tömeggel; amikor ezt az arányt nem teljesítették, a két gáz egyike meghaladta a túllépést.
A Gay-Lussac-tól viszont megtanulta, hogy a gázmennyiségek rögzített kapcsolatban állnak. Így két térfogat hidrogén reagál az egyik oxigénnel, és így két térfogat vizet állít elő (gőz formájában, tekintettel a magas hőmérsékletre).
Molekuláris hipotézis
1811-ben Avogadro konszolidálta ötleteit molekuláris hipotézisének megfogalmazására, amelyben kifejtette, hogy a gáznemű molekulákat elválasztó távolság állandó, amíg a nyomás és a hőmérséklet nem változik. Ez a távolság tehát határozza meg azt a térfogatot, amelyet egy gáz elfoglalhat egy kibontható akadályokkal ellátott tartályban (például egy ballon).
Így adva az A, m A gáz tömegének és a B gáz tömegének, m B, m A és m B normál körülmények között (T = 0 ° C és P = 1 atm) azonos térfogatú lesz, ha mindkét ideális gáz rendelkezik azonos számú molekula; ez volt az Avogadro hipotézise, manapság törvény.
Megfigyeléseiből azt a következtetést vonta le, hogy a gázok sűrűsége, ismét az A és a B, ugyanolyan, mint a relatív molekulatömegük (ρ A / ρ B = M A / M B).
A legnagyobb sikere az volt, hogy bevezették a „molekula” kifejezést, ahogyan ez manapság ismert. Az Avogadro-val kezelt hidrogént, oxigént és vizet molekulákként és nem atomként kell kezelni.
Ötven évvel később
A diatómás molekulák elképzelése a 19. században nagy ellenállással bírt a vegyészek körében. Noha Amadeo Avogadro fizikát tanított a torinói egyetemen, munkáját nem fogadták el nagyon jól, és a legismertebb kémikusok kísérleteinek és megfigyeléseinek árnyékában hipotézisét ötven évre temették el.
Még a közismert tudós André Ampere hozzászólása, aki támogatta az Avogadro hipotézisét, nem volt elegendő ahhoz, hogy a vegyészek komolyan fontolják meg.
A fiatal olasz vegyész, Stanislao Cannizzaro csak az 1860-as németországi Karlsruhe kongresszuson ment meg az Avogadro munkáját, hogy válaszul álljon a káoszra, mivel nem állnak rendelkezésre megbízható és szilárd atommasszák és kémiai egyenletek.
A kifejezés születése
Az úgynevezett Avogadro számát a francia fizikus, Jean Baptiste Perrin vezette be majdnem száz évvel később. A Brown módszerével végzett munkája során különféle módszerekkel határozta meg az N A közelítését.
Miből áll és egységek
Atom-gramm és molekula-gramm
Avogadro száma és a vakond rokon; azonban a második létezett az első előtt.
Az atomok relatív tömegének ismeretében az atomtömeg-egységet (amu) a szén-12 izotóp atomjának tizenketted részeként vezetjük be; nagyjából egy proton vagy neutron tömege. Ilyen módon a szén tizenkétszor nehezebb volt, mint a hidrogén; ami azt, 12 C súlya 12U, és 1 H súlya 1 u.
Azonban mekkora tömeggel egyenlő egy amu egyáltalán? Ezenkívül hogyan lehet megmérni az ilyen kis részecskék tömegét? Aztán felmerült a gram-atom és a gram-molekula elképzelése, amelyeket később a mól váltott fel. Ezek az egységek a következőképpen kényelmesen összekapcsolták a grammot az amuval:
12 g 12 C = Nma
Számos 12 C N atom, szorozva atomtömegükkel, számszerűen megegyezik a relatív atomtömeggel (12 amu). Ezért 12 g 12 C-os egyenértékű egy gramm atommal; 16 g 16 O, egy gramm oxigénatomra; 16 g CH 4, egy gramm molekula metán, és így tovább más elemekkel vagy vegyületekkel.
Moláris tömeg és mol
A gram-atom és a gram-molekula, nem pedig az egységek, az atomok és a molekulák moláris tömegéből állt.
Így a mól meghatározása így alakul: az az egység, amely a 12 g tiszta szén 12 (vagy 0,012 kg) atomjai számára van megadva. Időközben pedig N N A jelölésévé vált.
Így az Avogadro száma formálisan az atomszámból áll, amelyek ilyen 12 g szénatomot alkotnak; és az egység a mól és származékai (kmol, mmol, lb-mol, stb.).
A móltömeg a mól függvényében kifejezett molekuláris (vagy atomi) tömeg.
Például, a moláris tömege O 2 jelentése 32g / mól; azaz az mól oxigén molekulák tömege 32 g, és a molekula O 2 molekulatömege 32 u. Hasonlóképpen, a H moláris tömege 1 g / mol: egy mol H atom atom tömege 1 g, és egy H atom atom tömege 1 u.
Hogyan számítják ki az Avogadro számát?
Mennyi egy anyajegy? Mekkora az N A értéke, hogy az atomi és a molekuláris tömegek ugyanolyan számértéket kapjanak, mint a moláris tömegek? Ennek megismeréséhez a következő egyenletet kell megoldani:
12 g 12 C = N A ma
De ma 12 amu.
12 g 12 C = N A 12uma
Ha tudja, mennyit ér egy amu (1,667 10–24 g), akkor közvetlenül kiszámíthatja N A:
N A = (12 g / 2 · 10–23 g)
= 5,998 10 23 atom, 12 ° C
Ez a szám megegyezik-e a cikk elején bemutatott számmal? Nem Míg tizedessel ellen játszani, vannak olyan sok pontosabb számítások meghatározása N A.
Pontosabb mérési módszerek
Ha már ismeri a mol, különösen az elektronok molját és az általuk hordozott elektromos töltést (körülbelül 96 500 C / mol), megismerve egy adott elektron töltését (1602 × 10 –19 C), akkor számítsa az N A-t is így:
N A = (96500 C / 1,602 × 10 - 19 C)
= 6,0237203 10 23 elektron
Ez az érték még jobbnak tűnik.
A számítás másik módja a röntgenkrisztallográfiai technikákból áll, 1 kg ultra-tiszta szilíciumgömb felhasználásával, ehhez a képletet kell használni:
N A = n (V u / V m)
Ahol n a szilícium kristály egységcellájában lévő atomok száma (n = 8), és V u és V m az egység és a moláris cella térfogata. A szilikonkristály változóinak ismeretében az Avogadro-szám kiszámítható ezzel a módszerrel.
Alkalmazások
Az Avogadro száma lényegében lehetővé teszi az elemi részecskék abysmalis mennyiségének kifejezését egyszerű grammban, amely analitikai vagy kezdő mérlegekkel mérhető. Nem csak ez: ha egy atomi tulajdonságot megszorozzuk N A-val, akkor annak megnyilvánulása makroszkopikus léptékben, a világon és szabad szemmel látható.
Ezért - jó okkal - azt állítják, hogy ez a szám hídként működik a mikroszkopikus és a makroszkopikus között. Különösen a fizikokémiaban fordul elő, amikor a molekulák vagy ionok viselkedését megpróbálják összekapcsolni a fizikai fázisuk (folyadék, gáz vagy szilárd) viselkedésével.
Megoldott gyakorlatok
Számítások szakaszában két példa a gyakorlatok segítségével N intéztek az. Akkor folytatjuk a további kettő megoldását.
1. Feladat
Mekkora a H 2 O molekula tömege ?
Ha a moláris tömege ismert, hogy 18 g / mol, akkor egy mól H 2 O molekulák tömege 18 gramm; de a kérdés egy-egy molekulára vonatkozik, önmagában. A tömeg kiszámításához az átváltási tényezőket kell használni:
(18 g / mol H 2 O) · (mol H 2 O / 6,02 · 10 23 molekula H 2 O) = 2,99 · 10 -23 g / molekula H 2 O
Vagyis egy H 2 O molekula tömege 2,99 · 10–23 g.
2. gyakorlat
Hány atom a diszprózium fém (Dy) tartalmaz egy darabot, amelynek tömege 26 g?
A diszprózium atomtömege 162,5 u, azaz Avogadro számával 162,5 g / mol. Ismét folytatjuk a konverziós tényezőket:
(26 g) · (mol Dy / 162,5 g) · (6,02 · 10 23 Dy atomok / mol Dy) = 9,63 · 10 22 Dy atomok
Ez az érték 0,16-szor kisebb, mint az N A (9,63 · 10 22 / 6,02 · 10 23), ezért az említett darab 0,16 mol diszpróziummal rendelkezik (ez a 26/162 értékkel is kiszámítható), 5).
Irodalom
- Wikipedia. (2019). Avogadro állandó. Helyreállítva: en.wikipedia.org
- Jonathan Atteberry. (2019). Mi az Avogadro száma? Hogyan működnek a dolgok. Helyreállítva: science.howstuffworks.com
- Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang és Jacob Gomez. (2019. május 2.). A vakond és az Avogadro állandója. Kémia LibreTexts. Helyreállítva: chem.libretexts.org
- Anya napja. (sf). A története az Avogadro-szám: 6,02 x 10 a 23 rd. Helyreállítva: moleday.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. január 06.). Az Avogadro számának kísérleti meghatározása. Helyreállítva: gondolat.com
- Germán Tomás. (Sf). Avogadro száma. IES Domingo Miral. Helyreállítva: iesdmjac.educa.aragon.es
- Joaquín San Frutos Fernández. (Sf). Avogadro szám- és mol fogalma. Helyreállítva: encina.pntic.mec.es
- Bernardo Herradón. (2010. szeptember 3). Karlsruhe Kongresszus: 150 év. Helyreállítva: madrimasd.org
- George M. Bodner. (2004. február 16). Hogyan határozták meg az Avogadro számát? Tudományos amerikai. Helyreállítva a következőből: Scientificamerican.com