- Povijest
- Inspiracije Amedea Avogadra
- Molekularna hipoteza
- Pedeset godina kasnije
- Rođenje termina
- Od čega se sastoji i jedinice
- Atom-gram i molekul-gram
- Molarne mase i krtice
- Kako se izračunava Avogadrov broj
- Preciznije metode mjerenja
- Prijave
- Riješene vježbe
- Vježba 1
- Vježba 2
- Reference
Avogadrov broj je onaj koji pokazuje koliko se čestice sadrže jedan mol tvari. Obično je označen simbolom N A ili L, a ima izvanrednu veličinu: 6,02 · 10 23, zapisan u znanstvenom zapisu; ako se ne koristi, morao bi biti napisan u cijelosti: 602000000000000000000000.
Da biste izbjegli i olakšali njegovu upotrebu, prikladno je uputiti se na Avogadrov broj nazvavši ga mol; to je ime koje je dato jedinici koja odgovara takvoj količini čestica (atomi, protoni, neutroni, elektroni itd.). Dakle, ako desetak odgovara 12 jedinica, mol obuhvaća N A jedinice, pojednostavljujući stehiometrijske proračune.
Avogadrov broj zapisan u znanstvenom zapisu. Izvor: PRHaney
Matematički gledano, Avogadrov broj možda nije najveći od svih; ali izvan područja znanosti, njegova upotreba da naznači količina bilo kojeg predmeta premašila bi granice ljudske mašte.
Na primjer, mol olovke uključivao bi proizvodnju 6,02 · 10 23 jedinica, ostavljajući Zemlju bez biljnih pluća u tom procesu. Poput ovog hipotetičkog primjera, obiluju mnogi drugi koji omogućuju sagledavanje veličanstvenosti i primjenjivosti ovog broja za astronomske veličine.
Ako se N A i mol odnose na pretjerane količine bilo čega, koliko su korisni u znanosti? Kao što je rečeno na početku: omogućuju vam da „brojite“ vrlo male čestice, čiji je broj nevjerojatno velik čak i u zanemarivoj količini materije.
Najmanja kap tekućine sadrži milijarde čestica, kao i najsmješnije količine date krutine koja se može izvagati na bilo kojoj vagi.
Ne koristiti znanstvenu notaciju, krtica dolazi u pomoć, što ukazuje koliko, više ili manje, to je tvar ili spoj na N A. Na primjer, 1 g srebra odgovara otprilike 9 · 10 -3 mola; drugim riječima, gotovo jedna stotina N A (5,6 · 10 21 Ag atoma, otprilike) "nastanjuje" taj gram.
Povijest
Inspiracije Amedea Avogadra
Neki vjeruju da je Avogadrov broj bio konstanta koju su odredili Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro iz Quaregne i Cerreto, poznatiji kao Amedeo Avogadro; Međutim, ovaj znanstvenik-odvjetnik, posvećen proučavanju svojstava plinova, a inspiriran radom Dalton i Gay-Lussac nije bio, koji je uveo N A.
Iz Daltona je Amadeo Avogadro saznao da se mase plinova kombiniraju ili reagiraju u stalnim omjerima. Na primjer, masa vodika u potpunosti reagira s osam puta većom masom kisika; kad taj omjer nije ispunjen, jedan od dva plina ostao je višak.
Od Gay-Lussaca, s druge strane, saznao je da količine plinova reagiraju u fiksnom odnosu. Dakle, dvije količine vodika reagiraju s jednim kisikom kako bi nastale dvije količine vode (u obliku pare, imajući u vidu nastale visoke temperature).
Molekularna hipoteza
Avogadro je 1811. godine sažeo njegove ideje za formuliranje njegove molekularne hipoteze, u kojoj je objasnio da je udaljenost koja razdvaja plinovite molekule konstantna sve dok se tlak i temperatura ne promijene. Ta udaljenost onda definira volumen koji plin može zauzeti u spremniku s proširivim barijerama (na primjer, balon).
Prema tome, dana masa plina A, m A i masa plina B, m B, m A i m B imat će isti obujam u normalnim uvjetima (T = 0 ° C i P = 1 atm) ako oba idealna plina imaju isti broj molekula; ovo je bila hipoteza, danas zakona, Avogadra.
Iz svojih promatranja također je zaključio da je odnos gustoće plinova, opet A i B, isti kao u relativnoj molekularnoj masi (ρ A / ρ B = M A / M B).
Njegov najveći uspjeh bio je uvođenje izraza 'molekula' kakav je danas poznat. Avogadro je tretirao vodik, kisik i vodu kao molekule, a ne kao atome.
Pedeset godina kasnije
Ideja o njegovim dijatomskim molekulama susrela se s snažnim otporom među kemičarima u 19. stoljeću. Iako je Amadeo Avogadro predavao fiziku na Sveučilištu u Torinu, njegov rad nije bio vrlo dobro prihvaćen te je, pod sjenom eksperimenata i zapažanja poznatijih kemičara, njegova hipoteza bila sahranjena pedeset godina.
Čak ni doprinos poznatog znanstvenika Andréa Amperea, koji je podržao Avogadrovu hipotezu, nije bio dovoljan da kemičari to ozbiljno razmotre.
Tek na kongresu u Karlsruheu u Njemačkoj 1860. godine mladi talijanski kemičar Stanislao Cannizzaro spasio je rad Avogadroa kao odgovor na kaos zbog nedostatka pouzdanih i čvrstih atomskih masa i kemijskih jednadžbi.
Rođenje termina
Ono što je poznato kao 'Avogadrov broj' uveo je francuski fizičar Jean Baptiste Perrin, gotovo stotinu godina kasnije. On je odredio aproksimaciju N A raznim metodama iz svog rada na Brownovom gibanju.
Od čega se sastoji i jedinice
Atom-gram i molekul-gram
Avogadrov broj i krtica su povezani; međutim, drugi je postojao prije prvog.
Poznavajući relativne mase atoma, jedinica atomske mase (amu) uvedena je kao jedna dvanaestina atoma ugljika 12 izotopa; otprilike masa protona ili neutrona. Na ovaj je način poznato da je ugljik dvanaest puta teži od vodika; što znači: 12 C teži 12u, a 1 H teži 1 u.
Međutim, koliko masa jedna jedna amu stvarno jednaka? Također, kako bi bilo moguće izmjeriti masu tako malih čestica? Zatim je došla ideja gram-atoma i gram-molekula, koje je kasnije zamijenio krtica. Ove su jedinice prikladno spojile gram s amuom kako slijedi:
12 g 12 C = N ma
Broj 12 C N atoma, pomnožen s njihovom atomskom masom, daje vrijednost brojčano identičnu relativnoj atomskoj masi (12 amu). Stoga je 12 g 12 C jednak atomu grama; 16 g od 16 O, do jednog grama atoma kisika; 16 g CH 4, jedan gram molekula za metan, i tako dalje s drugim elementima ili spojevima.
Molarne mase i krtice
Gram-atom i molekula grama, a ne jedinice, sastojali su se od molarnih masa atoma, odnosno molekula.
Tako definicija mola postaje: jedinica označena za broj atoma prisutnih u 12 g čistog ugljika 12 (ili 0,012 Kg). A u međuvremenu, postao je označeno N N A.
Stoga se Avogadrov broj formalno sastoji od broja atoma koji čine takvih 12 g ugljika 12; a njegova jedinica su krtica i njeni derivati (kmol, mmol, lb-mol itd.).
Molarne mase su molekularne (ili atomske) mase izražene kao funkcija molova.
Na primjer, molekulska masa O 2 je 32 g / mol; to jest, molekula kisika mol ima masu od 32 g, te je molekula O 2 ima molekulsku masu od 32 u. Slično tome, molarna masa H je 1 g / mol: jedan mol H atoma ima masu od 1 g, a jedan H atom ima atomsku masu od 1 u.
Kako se izračunava Avogadrov broj
Koliko je krtica? Kolika je vrijednost N A tako da atomska i molekularna masa imaju istu brojčanu vrijednost kao molarne mase? Da biste to saznali, mora se riješiti sljedeća jednadžba:
12 g 12 C = N A ma
Ali mama je 12 amu.
12 g 12 C = N A 12uma
Ako znate koliko vrijedi amu (1.667 10 -24 g), možete izravno izračunati N A:
N A = (12 g / 2 · 10 -23 g)
= 5,998 10 23 atoma od 12 C
Je li taj broj identičan onome predstavljenom na početku članka? Ne dok decimale igrati protiv, tu su još mnogo više točne izračune kako bi se utvrdilo N A.
Preciznije metode mjerenja
Ako je prije poznata definicija mola, posebice mola elektrona i električnog naboja koji nose (otprilike 96.500 C / mol), znajući naboj pojedinog elektrona (1.602 × 10-19-19 C), možemo Izračunajte i N A na ovaj način:
N A = (96500 C / 1,660 × 10 −19 C)
= 6.0237203 10 23 elektrona
Ova vrijednost izgleda još bolje.
Drugi način da se izračuna, sastoji se od kristalografskih tehnika rendgenskih zraka, koristeći ultra-čistu silicijumsku sferu od 1 kg. Za to se koristi formula:
N A = n (V u / V m)
Gdje je n broj atoma prisutnih u jediničnoj ćeliji kristala silicijuma (n = 8), a V u i V m su volumeni jedinice, odnosno molarne ćelije. Poznavajući varijable za kristal silicijum, Avogadrov broj se može izračunati ovom metodom.
Prijave
Avogadrov broj u osnovi omogućuje izražavanje abysmalnih količina elementarnih čestica u jednostavnim gramima, koje se mogu mjeriti analitičkim ili rudimentarnim balansima. I ne samo to: ako se atomsko svojstvo množi s N A, njegova manifestacija će se dobiti na makroskopskim mjerilima, vidljivim u svijetu i golim okom.
Stoga se, s dobrim razlogom, kaže da taj broj funkcionira kao most između mikroskopskog i makroskopskog. Često se često nalazi u fizikohemiji kada se pokušava povezati ponašanje molekula ili iona s njihovim fizičkim fazama (tekućina, plin ili kruta tvar).
Riješene vježbe
Na proračune u drugom odjeljku vježbi pomoću N obraćeni smo. Zatim ćemo nastaviti s rješavanjem još dva.
Vježba 1
Što je masa molekule H 2 O?
Ako je molekulska masa se zna da je 18 g / mol, a zatim jedan mol H 2 O molekule ima masu od 18 grama; ali pitanje se odnosi na pojedinačnu molekulu, samu. Da bi se zatim izračunala njegova masa, koriste se faktori pretvorbe:
(18 g / mol H 2 O) · (mol H 2 O / 6,02 · 10 23 molekule H 2 O) = 2.99 · 10 -23 g / molekula H 2 O
To jest, molekula H 2 O ima masu od 2,99 · 10 -23 g.
Vježba 2
Koliko atoma metala disprozijuma (Dy) sadrži dio komada čija masa iznosi 26 g?
Atomska masa disprozijuma je 162,5 u, što je jednako 162,5 g / mol koristeći Avogadrov broj. Opet nastavljamo s faktorima konverzije:
(26 g) · (mol Dy / 162,5 g) · (6,02 · 10 23 Dy atoma / mol Dy) = 9,63 · 10 22 Dy atoma
Ova vrijednost je 0,16 puta manja od N A (9,63 · 10 22 / 6,02 · 10 23), te stoga navedeni komad ima 0,16 molova disprozijuma (može se izračunati i sa 26/162 5).
Reference
- Wikipedia. (2019). Avogadro konstanta. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
- Atteberry Jonathan. (2019). Koji je Avogadrov broj? HowStuffWorks. Oporavilo od: science.howstuffworks.com
- Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang i Jacob Gomez. (02. svibnja 2019.). Mota i Avogadro je konstanta. Kemija LibreTexts. Oporavak od: chem.libretexts.org
- Dan mola. (SF). Povijest Avogadrov broj: 6,02 puta po 10 do 23 rd. Oporavilo sa: moleday.org
- Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (06. siječnja 2019.). Eksperimentalno određivanje Avogadrovog broja. Oporavilo od: misel.com
- Tomás Germán. (SF). Avogadrov broj. IES Domingo Miral. Oporavak od: iesdmjac.educa.aragon.es
- Joaquín San Frutos Fernández. (SF). Avogadrov koncept broja i krtica. Oporavak od: encina.pntic.mec.es
- Bernardo Herradón. (3. rujna 2010.). Kongres u Karlsruheu: 150 godina. Oporavilo sa: madrimasd.org
- George M. Bodner. (16. veljače 2004.). Kako je određen Avogadrov broj? Znanstveni američki. Oporavak od: scienceamerican.com