АВОГАДРО БРОЈ: КОРИСТИ СЕ ИСТОРИЈА, ЈЕДИНИЦЕ, КАКО СЕ ИЗРАЧУНАВА - ХЕМИЈА - 2026

Авогадро Број је онај који показује колико честице сачињавају један мол материје. Обично је означен симболом Н _А или Л и има изузетну величину: 6,02 · 10 ²³ , записан у научној нотацији; ако се не користи, морао би бити написан у целости: 602000000000000000000000.

Да би се избегла и олакшала његова употреба, прикладно је упутити се на Авогадров број назвавши га мол; ово је назив дат јединици која одговара таквој количини честица (атоми, протони, неутрони, електрони итд.). Дакле, ако десетак одговара 12 јединица, мол обухвата Н _А јединице, поједностављујући стехиометријске прорачуне.

Авогадров број написан у научној нотацији. Извор: ПРХанеи

Математички гледано, Авогадров број можда и није највећи од свих; али изван сфере науке, његова употреба да назначи количину било ког предмета прелази границе људске маште.

На пример, мол оловке би укључивао производњу 6,02 · 10 ²³ јединица, остављајући Земљу без биљних плућа у том процесу. Попут овог хипотетичког примера, многи други обилују који омогућавају сагледавање величанствености и употребљивости овог броја за астрономске величине.

Ако се Н _А и мол односе на претјеране количине било чега, колико су корисни у науци? Као што је речено на почетку: омогућавају вам да „бројите“ врло мале честице, чији је број невероватно огроман чак и у занемарљивој количини материје.

Најмањи кап течности садржи милијарде честица, као и најсмешније количине дате чврсте материје која се може извагати на било којој равнотежи.

Не користите научна нотација, кртица долази у помоћ, показујући колико, више или мање, то је супстанца или једињење у Н _А . На пример, 1 г сребра одговара око 9 · 10 ^-3 мол; другим речима, скоро једна стотина Н _А (5,6 · 10 ²¹ Аг атома, отприлике) "настањује" тај грам .

Историја

Инспирације Амедеа Авогадра

Неки верују да је Авогадров број био константа коју одређује Лорензо Романо Амедео Царло Авогадро из Кварене и Церрета, познатији као Амедео Авогадро; Међутим, овај научник-адвокат, посвећен изучавању својстава гасова, а инспирисан радом Далтон и Гаи-Луссац није био тај који је увео Н _А .

Из Далтона, Амадео Авогадро је сазнао да се масе гасова комбинују или реагују у константним размерама. На пример, маса водоника потпуно реагује са осам пута већом масом кисеоника; када тај удео није испуњен, један од два гаса остао је вишак.

Од Гаи-Луссаца је с друге стране сазнао да количине гасова реагују у фиксном односу. Дакле, две количине водоника реагују са једним кисеоником да би се створиле две количине воде (у облику паре, имајући у виду настале високе температуре).

Молекуларна хипотеза

Авогадро је 1811. године сажео његове идеје за формулисање његове молекуларне хипотезе, у којој је објаснио да је удаљеност која раздваја гасовите молекуле константна све док се притисак и температура не промене. То растојање, затим, дефинише запремину коју гас може да заузме у контејнеру са проширивим баријерама (на пример балон).

Дакле, с обзиром на масу гаса А, м _А и масу гаса Б, м _Б , м _А и м _Б, имаће исту запремину у нормалним условима (Т = 0 ° Ц и П = 1 атм) ако оба идеална гаса имају исти број молекула; то је данас била хипотеза Авогадроа.

Из својих опажања је такође закључио да је однос између густине гасова, опет А и Б, исти као у релативној молекуларној маси (ρ _А / ρ _Б = М _А / М _Б ).

Његов највећи успех био је увођење термина 'молекул' какав је данас познат. Авогадро је третирао водоник, кисеоник и воду као молекуле, а не као атоме.

Педесет година касније

Идеја о њеним дијатомским молекулима сусрела се са снажним отпором међу хемичарима у 19. веку. Иако је Амадео Авогадро предавао физику на Универзитету у Торину, његов рад није био баш добро прихваћен и, под сенком експеримената и запажања познатих хемичара, његова хипотеза је сахрањена педесет година.

Чак ни допринос познатог научника Андреа Ампереа, који је подржао Авогадрову хипотезу, није био довољан да хемичари озбиљно размисле о томе.

Тек на конгресу у Карлсрухеу у Немачкој 1860. године, млади италијански хемичар Станислао Цанниззаро спасио је рад Авогадроа као одговор на хаос због недостатка поузданих и чврстих атомских маса и хемијских једначина.

Рођење термина

Оно што је познато као "Авогадров број" увео је француски физичар Жан Баптисте Перрин скоро стотину година касније. Он је одредио апроксимацију Н _А разним методама из свог рада на Бровновом покрету.

Од чега се састоји и јединице

Атом-грам и молекул-грам

Авогадров број и кртица су повезани; међутим, други је постојао и пре првог.

Познавајући релативне масе атома, јединица атомске масе (аму) је уведена као једна дванаеста од атома угљеника 12 изотопа; отприлике маса протона или неутрона. На овај начин се знало да је угљеник дванаест пута тежи од водоника; што значи, ¹² Ц тежи 12у, а ¹ Х тежи 1 у.

Међутим, колико једна маса заправо једнака? Такође, како је могуће измерити масу тако малих честица? Тада је дошла идеја о грам-атому и грам-молекули, које је касније заменио кртица. Ове јединице су погодно повезале грам са аму на следећи начин:

12 г ¹² Ц = Н ма

Број ¹² Ц Н атома , помножен са њиховом атомском масом, даје вредност бројчано идентичну релативној атомској маси (12 аму). Стога је 12 г ¹² Ц једнак атому грама; 16 г ¹⁶ О, један грам атома кисеоника; 16 г ЦХ ₄ , један грам молекул за метан, и тако даље са осталим елементима или једињења.

Моларне масе и кртице

Грам-атом и грам-молекул, уместо јединица, састојали су се од моларних маса атома и молекула.

Тако, дефиниција мола постаје: јединица која је означена за број атома присутних у 12 г чистог угљеника 12 (или 0,012 Кг). У међувремену, постао је означен н _А .

Стога се Авогадров број формално састоји од броја атома који чине таквих 12 г угљеника 12; а његова јединица су кртица и њени деривати (кмол, ммол, лб-мол, итд.).

Моларне масе су молекуларне (или атомске) масе изражене као функција молова.

На пример, моларна маса О ₂ је 32г / мол; то јест, мол молекула кисеоника има масу 32 г, а молекул О ₂ има молекулску масу од 32 у. Слично томе, моларна маса Х је 1 г / мол: један мол Х атома има масу од 1 г, а један Х атом има атомску масу од 1 у.

Како се израчунава Авогадров број

Колико је кртица? Колика је вредност Н _А тако да атомска и молекуларна маса имају исту бројчану вредност као моларне масе? Да бисте то сазнали, мора се решити следећа једначина:

12 г ¹² Ц = Н _А ма

Али мама је 12 аму.

12 г ¹² Ц = Н _А 12ума

Ако знате колико вреди аму (1.667 10 ^-24 г), можете директно израчунати Н _А :

Н _А = (12 г / 2 · 10 ^-23 г)

= 5.998 10 ²³ атома од ¹² Ц

Да ли је овај број идентичан ономе који је представљен на почетку чланка? Не док децимале играти против, има се много прецизније калкулације за утврђивање Н _А .

Тачније методе мерења

Ако већ знате дефиницију мола, посебно мола електрона и електричног набоја који носе (отприлике 96.500 Ц / мол), знајући набој појединог електрона (1.602 × 10 ^-19 Ц), можете Израчунајте и Н _А на овај начин:

Н _А = (96500 Ц / 1,660 × 10 ⁻¹⁹ Ц)

= 6.0237203 10 ²³ електрона

Ова вредност изгледа још боље.

Други начин да се израчуна, састоји се од кристалографских техника рендгенских зрака, користећи ултра-чисту силицијумску сферу од 1 кг, а за то се користи формула:

Н _А = н (В _у / В _м )

Где је н број атома присутних у јединичној ћелији кристала силицијума (н = 8), а В _у и В _м су обима јединице, односно моларне ћелије. Познавајући променљиве за кристал силицијума, Авогадров број се може израчунати овом методом.

Апликације

Авогадров број омогућава у суштини да изрази абисмалне количине елементарних честица у једноставним грамима, које се могу мерити на аналитичким или рудиментарним билансима. Не само ово: ако се атомско својство множи са Н _А , његова манифестација ће се добити на макроскопским вагама, видљивим у свету и голим оком.

Стога се, с добрим разлогом, каже да овај број функционише као мост између микроскопског и макроскопског. Често се може наћи нарочито у физикохемији када се покушава повезати понашање молекула или јона са физичким фазама (течне, гасне или чврсте).

Решене вежбе

Калкулације у одељку два примера вежби користе Н обратили су _се . Затим ћемо наставити са решавањем још два.

Вежба 1

Која је маса молекула Х ₂ О?

Уколико је познат његов моларна маса буде 18 г / мол, онда један мол Х ₂ О молекула има масу од 18 грама; али питање се односи на појединачни молекул, сам. Да би се затим израчунала његова маса, користе се фактори конверзије:

(18г / мол Х ₂ О) · (мол Х ₂ О / 6.02 · 10 ²³ Молекули Х ₂ О) = 2.99 · 10 ^-23 г / молецуле Х ₂ О

То јест, молекул Х ₂ О има масу од 2,99 · 10 ^-23 г.

Вежба 2

Колико атома метала диспрозијума (Ди) ће садржати део његовог дела чија је маса 26 г?

Атомска маса диспрозијума је 162,5 у, што је једнако 162,5 г / мол користећи Авогадров број. Поново настављамо са факторима конверзије:

(26 г) · (мол Ди / 162.5г) · (6.02 · 10 ²³ Ди атома / мол Ди) = 9.63 · 10 ²² Ди атома

Ова вредност је 0,16 пута мања од Н _А (9,63 · 10 ²² / 6,02 · 10 ²³ ), и зато наведени комад има 0,16 молова диспрозијума (може се израчунати и са 26/162 , 5).

Референце

1. Википедиа. (2019). Авогадро константа. Опоравак од: ен.википедиа.орг
2. Аттеберри Јонатхан. (2019). Који је Авогадров број? Како ствари раде. Опоравак од: сциенце.ховстуффворкс.цом
3. Риан Беноит, Мицхаел Тхаи, Цхарлие Ванг и Јацоб Гомез. (02. мај 2019.) Кртица и Авогадров констант. Цхемистри ЛибреТектс. Опоравак од: цхем.либретектс.орг
4. Дан кртице. (сф) Историја Авогадров број: 6.02 пута 10 до 23 ^рд . Опоравак од: моледаи.орг
5. Хелменстине, др Анне Марие (06. јануара 2019). Експериментално одређивање Авогадровог броја. Опоравак од: тхинкцо.цом
6. Томас Герман. (сф) Авогадров број. ИЕС Доминго Мирал. Опоравак од: иесдмјац.едуца.арагон.ес
7. Јоакуин Сан Фрутос Фернандез. (сф) Авогадров концепт броја и кртица. Опоравак од: енцина.пнтиц.мец.ес
8. Бернардо Херрадон. (3. септембар 2010). Конгрес Карлсрухе: 150 година. Опоравак од: мадримасд.орг
9. Георге М. Боднер. (16. фебруар 2004.). Како је одређен Авогадров број? Сциентифиц Америцан. Опоравак од: сциенцеамерицан.цом