Avogadro -numerohistoria, yksiköt, miten se lasketaan, käyttää

Hän Avogadro -numero Se osoittaa, kuinka monta hiukkasia muodostaa aineen. Se on yleensä nimetty symbolilla n_-Lla tai L, ja sillä on poikkeuksellinen suuruus: 6,02,10²³, kirjoitettu tieteellisessä merkinnässä; Jos sitä ei käytetä, joudut kirjoittamaan täydellisen: 6020000000000000000000.

Sen käytön välttämiseksi ja helpottamiseksi on kätevää viitata Avogadron numeroon kutsumalla sitä moliksi; Tämä nimi, joka vastaanottaa sellaisia ​​hiukkasia vastaavan yksikön (atomit, protonit, neutronit, elektronit jne.-A. Siten, jos tusina vastaa 12 yksikköä, mol kattaa n_-Lla yksiköt, stökiometristen laskelmien yksinkertaistaminen.

Tieteellisessä merkinnässä kirjoitettu Avogadro -numero. Lähde: Phaney [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0)]

Matemaattisesti Avogadro -luku ei ehkä ole suurin kaikista; Mutta tieteen ulkopuolella, käytä sitä osoittamaan minkä tahansa esineen määrä ylittäisi ihmisen mielikuvituksen rajat.

Esimerkiksi lyijykynien mooli tarkoittaisi 6,02 · 10: n valmistusta²³ Yksiköt, jättäen maapallon ilman kasvien keuhkojasi. Kuten tämä hypoteettinen esimerkki, monia muita on runsaasti, mikä mahdollistaa tämän määrän loistoa ja sovellettavuutta tähtitieteellisille määrille.

Ilman_-Lla Ja mol viittaa kohtuuttomiin määriin mitä tahansa, mikä on tieteen hyödyllisyyttä? Kuten heti alussa todettiin: ne sallivat "laskemisen" hyvin pienet hiukkaset, joiden lukumäärät ovat uskomattoman valtavia jopa merkityksettömiä määriä aineita.

Pienin nesteen pudotus on miljardeja hiukkasia, samoin kuin naurettavin määrä tietyn kiinteän aineen, joka voidaan punnittaa jossain tasapainossa.

Jotta moolia ei voida turvautua tieteellisiin merkintöihin, auttaa, mikä osoittaa, kuinka paljon, enemmän tai vähemmän, sillä on aine tai yhdiste N: n suhteen_-Lla. Esimerkiksi 1 g hopeaa vastaa noin 9,10^-3 mol; Toisin sanoen_-Lla (5,6 · 10^{kaksikymmentäyksi} Ag -atomit, suunnilleen).

[TOC]

Historia

Amedeo Avogadro -inspiraatiot

Jotkut ihmiset uskovat, että Avogadron lukumäärä oli jatkuva määrittelemä Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro Quaregnasta ja Cerretosta, joka tunnetaan paremmin nimellä Amedee Avogadro; Tämä tiedemies-abogate, joka on omistettu kaasujen ominaisuuksien tutkimiseen ja Daltonin ja Gay-Lussacin teoksen innoittamana, ei ollut se, joka esitteli N: n_-Lla.

Dalton, Amadeo Avogadro sai tietää, että kaasumassat yhdistetään tai reagoivat vakiosuhteissa. Esimerkiksi vetymassa reagoi kokonaan kahdeksan kertaa suuremman hapen kanssa; Kun tällaista osuutta ei saavutettu, toinen kahdesta kaasusta pysyi ylimääräisesti.

Gay-Lussac puolestaan ​​sai tietää, että kaasutila reagoi ylläpitämällä kiinteää suhdetta. Siten kaksi vetymäärää reagoivat yhden hapen kanssa, jotta saadaan kaksi määrää vettä (höyryn muodossa, kun otetaan huomioon korkeat lämpötilat).

Voi palvella sinua: kromioksidi (III): rakenne, nimikkeistö, ominaisuudet, käyttötarkoitukset

Molekyylihypoteesi

Vuonna 1811 Avogadro tiivisti ideansa muotoillakseen molekyylihypoteesin, jossa hän selitti, että kaasumaiset molekyylit erottava etäisyys on vakiona niin kauan kuin paine tai lämpötila ei muutu. Tämä etäisyys määrittelee sitten tilavuuden, jonka kaasu voi miehittää laajennettavissa esteissä (esimerkiksi ilmapallo).

Siten, annetaan massa kaasua a, m_-Lla, ja massa kaasua b, m_{B -}, m_-Lla ja m_{B -} Niillä on sama tilavuus normaaleissa olosuhteissa (t = 0ºC ja p = 1 atm), jos molemmilla ihanteellisilla kaasuilla on sama määrä molekyylejä; Tämä oli Avogadron hypoteesi, tänään laki,.

Havaintojensa perusteella hän päätteli myös, että kaasutiheyksien välinen suhde jälleen ja B on sama kuin hänen suhteellisten molekyylimassansa (ρ_-Lla/ρ_{B -} = M_-Lla/M_{B -}-A.

Hänen suurin menestys oli esitellä termi 'molekyyli', kuten tällä hetkellä tunnetaan. Avogadro -käsitelty vety, happi ja vesi molekyyleinä eikä atomeina.

Viisikymmentä vuotta myöhemmin

Idea sen diatomisista molekyyleistä havaittiin vahvaa vastustuskykyä 1800 -luvun kemistien keskuudessa. Vaikka Amadeo Avogadro antoi fysiikkakursseja Torinon yliopistossa, hänen työnsä ei ollut kovinkaan hyväksytty ja tunnetuimpien kemikaalien kokeiden ja havaintojen varjossa hänen hypoteesinsa haudattiin viisikymmentä vuotta.

Edes Avogadron hypoteesia tukevan hyvin tunnettuneen tiedemiehen André Amperen panos ei riittänyt kemikaalien pohtimiseen vakavasti

Karlsruhe -kongressissa, Saksassa 1860, ei ollut muuta kuin nuori italialainen kemisti Stanislao Cannizzaro pelasti Avogadron työn vastauksena kaaokseen, koska atomimassat ja luotettavat ja vankka kemialliset yhtälöt puuttuivat.

Termin syntymä

Ranskalainen fyysikko Jean Baptiste Perrin esitteli 'Avogadro -numero', melkein sata vuotta myöhemmin. Määritetty likimääräinen n_-Lla Eri menetelmien avulla hänen työstään Brownian liikettä varten.

Mikä on ja yksiköt

Atom-gramma ja molekyyli

Avogadro -numero ja MOL ovat yhteydessä toisiinsa; Toinen oli kuitenkin olemassa ennen ensimmäistä.

Tunnettuja atomien suhteellisia massoja, atomimassayksikkö (UMA) otettiin käyttöön kahdentoista osana hiili -isotooppia 12 atomia; suunnilleen protonin tai neutronin massa. Tällä tavalla tiedettiin, että hiili oli kaksitoista kertaa raskaampi kuin vety; Mikä vastaa sanoa, ¹²C painaa 12U ja ¹H wes 1 u.

Kuinka paljon massaa UMA todella tasa -arvoinen? Lisäksi taikinan mitata sellaisiin pieniin hiukkasiin olisi myös mahdollista mitata? Sitten se syntyi ajatuksesta atom-grammasta ja molekyylisestä grammasta, jotka korvattiin myöhemmin moolilla. Nämä yksiköt yhdistivät gramman kätevästi UMA: n kanssa seuraavasti:

Voi palvella sinua: ammoniumoksalaatti

12 g ¹²C = n · ma

Useita n -atomeja ¹²C, kerrottuna sen atomimassalla, antaa numeerisesti identtisen arvon suhteellisen atomimassan (12 UMA). Siksi 12 g ¹²C vastasi atomi-grammaa; 16 g ¹⁶Tai hapen atomiin; 16 g CHO: ta₄, Molekyylin gramma metaanille ja siten muiden elementtien tai yhdisteiden kanssa.

Molaariset massat ja mol

Atom-gramma ja molekyyli-gramma, enemmän kuin yksiköt, koostuivat vastaavasti atomien ja molekyylien molaarimassoista.

Siten MOL: n määritelmä on: yksikkö, joka on nimetty 12 g: ssä puhtaan hiilen (tai 0,012 kg), atomien lukumäärää (tai 0,012 kg). Ja puolestaan ​​n jatkoi merkitsemistä n_-Lla.

Sitten Avogadro -luku koostuu muodollisesti atomien lukumäärästä, jotka muodostavat tällaisen 12 g hiiltä 12; Ja sen yksikkö on MOL ja sen johdannaiset (Kmol, Mmol, LB-Mol jne.-A.

Molaarimassat ovat molekyylien (tai atomien) massat, jotka ilmenevät moolien mukaan.

Esimerkiksi O: n molaarimassa₂ Se on 32 g/mol; Eli mooli happimolekyylejä on 32 g: n massa ja molekyyli₂ Sen molekyylimassa on 32 U. Samoin H: n massa on 1 g/mol: Yhden moolin H: n massa on 1 g ja H: n atomimassa on 1 U,.

Kuinka Avogadro -numero lasketaan

Kuinka paljon on yksi mol? Mitä arvoa n_-Lla niin että atomi- ja molekyylimassat ovat samat numeerinen arvo kuin molaarimassaan? Seuraava yhtälö on ratkaistava seuraavaksi:

12 g ¹²C = n_-Lla· Ma

Mutta MA on 12 UMA: ta.

12 g ¹²C = n_-Lla· 12um

Jos tiedät kuinka paljon UMA on arvoinen (1 667 10^-24 g), voit laskea suoraan n_-Lla-

N_-Lla = (12 g/2 · 10^-23g)

= 5 998 · 10²³ atomit ¹²C

Onko tämä luku identtinen artikkelin alkamisen kanssa identtinen? Ei. Vaikka desimaalit pelavat, on paljon tarkempia laskelmia n määrittämiseksi_-Lla.

Tarkempia mittausmenetelmiä

Jos MOL: n määritelmä tunnetaan aikaisemmin, etenkin yksi elektronien mol ja heidän kantamansa sähkövaraus (noin 96500 c/mol), tietäen yksittäisen elektronin kuorman (1.602 × 10⁻¹⁹C), voit laskea n_-Lla Myös tällä tavalla:

N_-Lla = (96500 C/1.602 × 10⁻¹⁹C)

= 6.0237203 · 10²³ elektronit

Tämä arvo näyttää vielä paremmalta.

Toinen tapa laskea se koostuu x -kiteistä kristallografisista tekniikoista, joissa käytetään 1 kg erittäin puhdasta piipalloa. Tätä varten käytetään kaavaa:

N_-Lla = n(V_tai/V_m-A

Missä n Se on piitilasin yksikkösolussa olevien atomien lukumäärä (n= 8), ja v_tai ja v_m ovat vastaavasti yksikkösolun ja molaarin tilavuudet. Tietäen piin kide muuttujat, voit laskea Avogadro -numeron tällä menetelmällä.

Se voi palvella sinua: kalium -tiosyanaatti (KSCN): rakenne, ominaisuudet, käytöt

Sovellukset

Avogadro -numero mahdollistaa elementtipartikkelien epämääräisten määrien ilmaisemisen yksinkertaisissa grammissa, jotka voidaan mitata analyyttisissä tai alkeellisissa asteikoissa. Ei vain tämä: jos atomiominaisuus kerrotaan n_-Lla, Sen manifestaatio saadaan makroskooppisista asteikoista, näkyvissä maailmassa ja paljaalla silmällä.

Siksi ja suuresta syystä sanotaan, että tämä luku toimii siltana mikroskooppisen ja makroskooppisen välillä. Sitä löytyy usein etenkin fysikaalisissa, kun yritetään yhdistää molekyylien tai ionien käyttäytyminen niiden fysikaalisten vaiheiden (neste, sooda tai kiinteä) käyttäytymiseen.

Ratkaisut

Laskelmissa osassa kaksi esimerkkiä harjoituksista käsiteltiin käyttämällä n_-Lla. Seuraavaksi kaksi muuta ratkaistaan.

Harjoitus 1

Mikä on H -molekyylin massa₂JOMPIKUMPI?

Jos tiedetään, että sen molaarinen taikina on 18 g/mol, niin H -molekyylien mooli₂Tai niiden massa on 18 grammaa; Mutta kysymys viittaa yksin yksittäiseen molekyyliin. Laskettaessa sen massa on tehty muuntokertoimista:

(18 g/mol h₂O) · (mol h₂O/6,02 · 10²³ H₂O) = 2,99 · 10^-23 G/molekyyli H₂JOMPIKUMPI

Eli H -molekyyli₂Tai sen massa on 2,99 · 10^-23 g.

Harjoitus 2

Kuinka monta metalliatomia disposio (DY) sisältää saman kappaleen, jonka massa on 26 g?

Disposion atomi taikina on 162,5 U, yhtä suuri kuin 162,5 g/mol Avogadro -numerolla. Jälleen muuntamiskertoimet suoritetaan:

(26 g) · (mol dy/162,5 g) · (6,02 · 10²³ atomit dy/mol dy) = 9,63 · 10²² atomit dy

Tämä arvo on 0,16 kertaa pienempi kuin n_-Lla (9,63 · 10²²/6.02 · 10²³), Ja siksi tässä kappaleessa on 0,16 moolia tenniumia (pystyy myös laskemaan 26/162,5: llä).

Viitteet

1. Wikipedia. (2019). Avogadro -vakio. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
2. Attaberry Jonathan. (2019). Mikä on Avogadron numero? Howstuffwork. Toipunut: Tiede.Howstuffwork.com
3. Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang ja Jacob Gomez. (2. toukokuuta 2019). Mole ja Avogadron vakio. Kemian librettexts. Palautettu: Chem.Librettexts.org
4. Moolin päivä. (S.F.-A. Avogadron numero: 6.02 kertaa 10 - 23^Rd. Toipunut: Moleday.org
5. Helmestine, Anne Marie, PH.D -d. (6. tammikuuta 2019). Avogadron numeron kokeellinen määritys. Toipunut: Admingco.com
6. Tomás Germán. (S.F.-A. Avogadro -numero. IES DOMINGO MIRAL. Toipunut: IESDMJAC.Koulutus.Aragon.On
7. Joaquín San Frutos Fernández. (S.F.-A. Avogadro- ja mol -konsepti. Palautettu: Encina.pntic.MEC.On
8. Bernardo Herradón. (3. syyskuuta 2010). Karlsruhe -kongressi: 150 vuotta. Toipunut: Madrimasd.org
9. George M. Bodner. (16. helmikuuta 2004). Kuinka Avogadron numero määritettiin? Tieteellinen amerikkalainen. Toipunut: Tieteellinen amerikkalainen.com