Avogadro nummer historie, enheter, hvordan det beregnes, bruker

Han Avogadro -nummer Det er en som indikerer hvor mange partikler som utgjør en mol med materie. Det er normalt utpekt med symbol n_TIL eller L, og har en ekstraordinær størrelse: 6,02 · 10²³, skrevet i vitenskapelig notasjon; Hvis ikke brukt, må du skrive komplett: 602000000000000000000000.

For å unngå og lette bruken av den, er det praktisk å referere til Avogadros nummer ved å kalle det mol; Dette er navnet som mottar enheten som tilsvarer slike partikler (atomer, protoner, nøytroner, elektroner osv.). Så hvis et dusin tilsvarer 12 enheter, dekker en mol n_TIL enheter, forenkle støkiometriske beregninger.

Avogadro -nummeret skrevet i vitenskapelig notasjon. Kilde: Phaney [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)]

Matematisk kan ikke avogadro -nummeret ikke være det største av alle; Men utenfor vitenskapsfeltet, bruk den til å indikere mengden av ethvert objekt vil overskride grensene for menneskelig fantasi.

For eksempel vil en mol blyanter innebære fremstilling av 6,02 · 10²³ Enheter, og forlater jordforsøk uten plantelunger. I likhet med dette hypotetiske eksempelet florerer mange andre, som gjør det mulig å skimte storslåtthet og anvendbarhet av dette tallet for astronomiske mengder.

Uten_TIL Og mol henviser til ublu mengder av hva som helst, hva som er nytte i vitenskapen? Som sagt helt i begynnelsen: De tillater "telling" veldig små partikler, hvis antall er utrolig store selv i ubetydelige mengder materie.

Den minste dråpen av en væske huser milliarder av partikler, så vel som den mest latterlige mengden av et bestemt fast stoff som kan veies i en viss balanse.

For ikke å ty til vitenskapelige notasjoner, kommer føflekken for å hjelpe, og indikerer hvor mye, mer eller mindre, den har et stoff eller en forbindelse med hensyn til n_TIL. For eksempel tilsvarer 1 g sølv rundt 9 · 10^-3 mol; Med andre ord_TIL (5.6 · 10^tjueen AG -atomer, omtrent).

[TOC]

Historie

Amedeo Avogadro Inspirations

Noen mennesker mener at Avogadros nummer var et konstant bestemt av Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro fra Quarygna og Cerreto, bedre kjent som Amedee Avogadro; Imidlertid var denne forsker-abogatet, dedikert til å studere egenskapene til gasser, og inspirert av verkene til Dalton og Gay-Lussac, ikke den som introduserte n_TIL.

Dalton, Amadeo Avogadro lærte at gassmasser er kombinert eller reagerer i konstante proporsjoner. For eksempel reagerer en masse hydrogen fullstendig med en åtte ganger høyere oksygen; Da en slik andel ikke ble oppfylt, forble en av de to gassene i overkant.

Gay-Lussac, derimot, lærte at gassvolumene reagerer ved å opprettholde et fast forhold. Således reagerer to volumer hydrogen med en av oksygen for å produsere to volumer vann (i form av damp, gitt de høye temperaturene som er generert).

Kan tjene deg: kromoksid (iii): struktur, nomenklatur, egenskaper, bruk

Molekylær hypotese

I 1811 kondenserte Avogadro ideene sine for å formulere sin molekylære hypotese, der han forklarte at avstanden som skiller de gassformige molekylene er konstant så lenge trykket eller temperaturen ikke endres. Denne avstanden definerer da volumet som en gass kan okkupere i en utvidbare barrierer (for eksempel en ballong).

Således gitt en masse gass a, m_TIL, og en masse gass B, m_B, m_TIL og M_B De vil ha samme volum under normale forhold (t = 0 ºC, og p = 1 atm) hvis begge ideelle gasser har samme antall molekyler; Dette var hypotesen, i dag lov, av Avogadro.

Fra observasjonene hans utledet han også at forholdet mellom gasstettheter, igjen til og B, er det samme som for hans relative molekylmasser (ρ_TIL/ρ_B = M_TIL/M_B).

Hans største suksess var å introdusere begrepet 'molekyl' som for øyeblikket er kjent. Avogadro behandlet hydrogen, oksygen og vann som molekyler og ikke som atomer.

Femti år senere

Ideen om dens diatomiske molekyler fant sterk motstand blant kjemikerne i det nittende århundre. Mens Amadeo Avogadro ga fysikklasser ved University of Torino, ble arbeidet hans ikke veldig godt akseptert, og i skyggen av eksperimenter og observasjoner av kjemikalier med større anerkjent, ble hypotesen hans begravet i femti år.

Ikke engang bidraget fra den kjente forskeren André Ampere, som støttet Avogadros hypotese, var nok til at kjemikalier seriøst kunne vurdere det

Det var ikke annet enn i Karlsruhe -kongressen, Tyskland i 1860, at den unge italienske kjemikeren, Stanislao Cannizzaro, reddet Avogadros arbeid som svar på kaos på grunn av mangelen på atommasser og pålitelige og faste kjemiske ligninger.

Fødselen av begrepet

Det som er kjent av 'Avogadro Number' ble introdusert av den franske fysikeren Jean Baptiste Perrin, nesten hundre år senere. Bestemt omtrentlig n_TIL Gjennom forskjellige metoder fra hans arbeid med den browniske bevegelsen.

Hva er og enheter

Atom-gram og molekyl-gram

Avogadro -nummeret og mol er relatert; Imidlertid eksisterte den andre før den første.

Kjent de relative massene av atomer, ble atommasseenheten (UMA) introdusert som den tolv delen av et atom av karbonisotop 12; Omtrent massen av et proton eller nøytron. På denne måten var det kjent at karbon var tolv ganger tyngre enn hydrogen; Hva tilsvarer å si, ¹²C veier 12U, og ¹H wes 1 u.

Men hvor mye masse er en UMA virkelig lik? I tillegg, hva som ville være mulig å måle deigen til så små partikler? Deretter oppsto det fra ideen om atom-gram og molekyl-gram, som deretter ble erstattet av mol. Disse enhetene koblet gram gram med UMA som følger:

Kan tjene deg: ammoniumoksalat

12 g ¹²C = n · ma

Et antall n -atomer av ¹²C, multiplisert med atommassen, gir en numerisk identisk verdi som den relative atommassen (12 UMA). Derfor 12 g av ¹²C tilsvarte et atomgram; 16 g av ¹⁶Eller, til en atom-spell av oksygen; 16 g cho₄, Et molekylgram for metan, og dermed med andre elementer eller forbindelser.

Molmasser og mol

Atom-gram og molekyl-gram, mer enn enheter, besto av henholdsvis molmassene av atomer og molekyler.

Dermed er MOLs definisjon: enheten som er utpekt for antall atomer som er til stede i 12 g rent karbon (eller 0,012 kg). Og for sin del fortsatte n å betegne som n_TIL.

Deretter består avogadro -nummeret formelt av antall atomer som utgjør slik 12 g karbon 12; Og enheten er mol og dens derivater (kmol, mmol, lb-mol, etc.).

Molmassene er molekylære (eller atomiske) masser uttrykt i henhold til føflekker.

For eksempel molmassen til O₂ Det er 32 g/mol; det vil si at en mol oksygenmolekyler har en masse på 32 g, og et molekyl av eller₂ Den har en molekylmasse på 32 u. På samme måte er molmassen til H 1g/mol: en mol H har en masse på 1 g, og et atom av H har en atommasse på 1 u.

Hvordan AVOGADRO -nummer beregnes

Hvor mye er en mol? Hvilken verdi ner n_TIL slik at atomiske og molekylære masser har samme numeriske verdi som molmasser? For å vite, må følgende ligning løses:

12 g ¹²C = n_TIL· Ma

Men Ma er 12 uma.

12 g ¹²C = n_TIL· 12um

Hvis du vet hvor mye en UMA er verdt (1 667 10^-24 g), kan du direkte beregne n_TIL:

N_TIL = (12g/2 · 10^-23g)

= 5.998 · 10²³ atomer av ¹²C

Er dette tallet identisk med begynnelsen av artikkelen identisk? Nei. Mens desimaler spiller mot, er det mange flere presise beregninger for å bestemme n_TIL.

Mer presise målemetoder

Hvis definisjonen av en mol tidligere er kjent, spesielt en mol elektroner og den elektriske ladningen de bærer (ca. 96500 c/mol), og kjenne belastningen til et individuelt elektron (1.602 × 10⁻¹⁹C), du kan beregne n_TIL Også på denne måten:

N_TIL = (96500 c/1.602 × 10⁻¹⁹C)

= 6.0237203 · 10²³ elektroner

Denne verdien ser enda bedre ut.

En annen måte å beregne den består av x -råkrystallografiske teknikker ved å bruke en 1 kg ultra ren silisiumfære. For å gjøre dette brukes formelen:

N_TIL = n(V_eller/V_m)

Hvor n Det er antall atomer som er til stede i enhetscellen til et silisiumglass (n= 8), og v_eller og v_m er volumene i enhetscellen og molar, henholdsvis. Når du kjenner variablene for silisiumkrystall, kan du beregne Avogadro -nummeret med denne metoden.

Det kan tjene deg: kaliumtiocyanat (KSCN): Struktur, egenskaper, bruk

applikasjoner

Avogadro -nummeret gjør det mulig å uttrykke de avgrensede mengdene av elementære partikler i enkle gram, som kan måles i analytiske eller rudimentære skalaer. Ikke bare dette: Hvis en atomegenskap multipliseres med n_TIL, Dets manifestasjon vil bli oppnådd i makroskopiske skalaer, synlig i verden og med det blotte øye.

Derfor, og med stor grunn, sies det at dette tallet fungerer som en bro mellom det mikroskopiske og makroskopiske. Det finnes ofte spesielt i fysiskvare, når du prøver å koble oppførselen til molekyler eller ioner med den i deres fysiske faser (væske, brus eller faststoff).

Løste øvelser

I beregningene ble avsnitt to eksempler på øvelser adressert ved bruk av n_TIL. Neste, to andre vil bli løst.

Oppgave 1

Hva er massen til et H -molekyl₂ENTEN?

Hvis det er kjent at den molære deigen er 18 g/mol, så en mol av H -molekyler₂Eller har en masse på 18 gram; Men spørsmålet henviser til et individuelt molekyl, alene. For å beregne så er massen laget av konverteringsfaktorer:

(18g/mol h₂O) · (mol h₂O/6.02 · 10²³ H₂O) = 2,99 · 10^-23 G/molecula h₂ENTEN

Det vil si et H -molekyl₂Eller den har en masse på 2,99 · 10^-23 g.

Oppgave 2

Hvor mange metallatomer disposio (DY) vil inneholde et stykke av den samme hvis masse er 26 g?

Den atomdeigen til disposio er 162,5 u, lik 162,5 g/mol ved bruk av Avogadro -nummeret. Igjen blir konverteringsfaktorene utført:

(26 g) · (Mol DY/162,5G) · (6,02 · 10²³ atomer dy/mol dy) = 9,63 · 10²² atomer dy

Denne verdien er 0,16 ganger mindre enn n_TIL (9.63 · 10²²/6.02 · 10²³), Og derfor har dette stykket 0,16 mol tennium (også i stand til å beregne med 26/162,5).

Referanser

1. Wikipedia. (2019). Avogadro konstant. Hentet fra: i.Wikipedia.org
2. Atteberry Jonathan. (2019). Hva er Avogadros nummer? Howstuffwork. Gjenopprettet fra: Science.Howstuffwork.com
3. Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang og Jacob Gomez. (2. mai 2019). Føflekken og avogadros konstant. Kjemi librettexts. Gjenopprettet fra: Chem.Librettexts.org
4. Føflekkdag. (s.F.). Historien til Avogadros nummer: 6.02 ganger 10 til 23^Rd. Gjenopprettet fra: Moleday.org
5. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (6. januar 2019). Eksperimentell bestemmelse av Avogadros nummer. Gjenopprettet fra: Thoughtco.com
6. Tomás Germán. (s.F.). Avogadro -nummer. Er domingo miral. Gjenopprettet fra: iesdmjac.Educa.Aragon.er
7. Joaquín San Frutos Fernández. (s.F.). Avogadro -nummer og mol -konsept. Gjenopprettet fra: Encina.pntic.Mec.er
8. Bernardo Herradón. (3. september 2010). Karlsruhe Kongress: 150 år. Gjenopprettet fra: madrimasd.org
9. George m. Bodner. (16. februar 2004). Hvordan ble Avogadros nummer bestemt? Scientific American. Gjenopprettet fra: Scientific American.com