De Avogadros nummer Det er den som indikerer hvor mange partikler som utgjør et mol stoff. Det er normalt betegnet med symbolet NTIL eller L, og har en ekstraordinær størrelse: 6.02 · 102. 3, skrevet i vitenskapelig notasjon; hvis den ikke brukes, må den skrives i sin helhet: 6020000000000000000000000000.
For å unngå og lette bruken, er det praktisk å referere til Avogadros nummer som kaller det en føflekk; Dette er navnet gitt til enheten som tilsvarer en slik mengde partikler (atomer, protoner, nøytroner, elektroner, etc.). Dermed, hvis et dusin tilsvarer 12 enheter, omfatter en føflekk NTIL enheter, forenkle støkiometriske beregninger.
Matematisk er kanskje ikke Avogadros antall det største av alle; men utenfor vitenskapens rike, ville det å overskride grensene for menneskelig fantasi å bruke det til å indikere mengden av ethvert objekt.
For eksempel vil en føflekk blyanter innebære fremstilling av 6.02 · 102. 3 enheter, og etterlater jorden uten plantelungene i forsøket. I likhet med dette hypotetiske eksemplet er det mange andre i overflod, som lar oss se glimt og anvendelighet av dette tallet for astronomiske størrelser.
UtenTIL og føflekken viser til ublu mengder av noe, hvilken nytte har de i vitenskapen? Som nevnt helt i begynnelsen: de lar deg “telle” veldig små partikler, hvis antall er utrolig store selv i ubetydelige mengder materie..
Den minste dråpen av en væske inneholder milliarder av partikler, så vel som den mest latterlige mengden av et gitt fast stoff som kan veies på en hvilken som helst balanse..
For ikke å ty til vitenskapelige notasjoner, kommer føflekken til hjelp, og indikerer hvor mye, mer eller mindre, du har av et stoff eller en forbindelse med hensyn til NTIL. For eksempel tilsvarer 1 g sølv omtrent 9 · 10-3 muldvarp; Med andre ord, det "gram" bor i nesten en hundredel av NTIL (5,6 10tjueen Ag-atomer, omtrent).
Artikkelindeks
Noen mennesker tror at Avogadros antall var en konstant bestemt av Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro fra Quaregna og Cerreto, bedre kjent som Amedeo Avogadro; Denne forskeren-advokaten, dedikert til å studere gassens egenskaper, og inspirert av arbeidet til Dalton og Gay-Lussac, var imidlertid ikke den som introduserte NTIL.
Fra Dalton lærte Amadeo Avogadro at massene av gasser kombineres eller reagerer i konstante proporsjoner. For eksempel reagerer en hydrogenmasse fullstendig med en åtte ganger større masse oksygen; når en slik andel ikke ble oppfylt, forble en av de to gassene i overkant.
Fra Gay-Lussac lærte han derimot at volumene av gasser reagerer i et fast forhold. Dermed reagerer to volum hydrogen med et oksygen for å produsere to volum vann (i form av damp gitt de høye temperaturene som genereres).
I 1811 fortettet Avogadro sine ideer for å formulere sin molekylære hypotese, der han forklarte at avstanden som skiller gassformige molekyler er konstant så lenge trykk og temperatur ikke endres. Denne avstanden definerer deretter volumet som en gass kan okkupere i en container med utvidbare barrierer (for eksempel en ballong).
Dermed gitt en masse gass A, mTIL, og en masse gass B, mB, mTIL og MB de vil ha samme volum under normale forhold (T = 0 ºC, og P = 1 atm) hvis begge ideelle gassene har samme antall molekyler; dette var hypotesen, i dag lov, av Avogadro.
Fra observasjonene hans trakk han også ut at forholdet mellom tettheten til gassene, igjen A og B, er det samme som deres relative molekylære masser (ρTIL/ ρB = MTIL/ MB).
Hans største suksess var å introdusere begrepet 'molekyl' som det er kjent i dag. Avogadro behandlet hydrogen, oksygen og vann som molekyler og ikke som atomer.
Ideen om dets diatomiske molekyler møtte sterk motstand blant kjemikere på 1800-tallet. Selv om Amadeo Avogadro underviste i fysikk ved Universitetet i Torino, ble hans arbeid ikke veldig godt akseptert, og i skyggen av eksperimenter og observasjoner av mer kjente kjemikere ble hypotesen hans begravet i femti år..
Selv bidraget fra den kjente forskeren André Ampere, som støttet Avogadros hypotese, var ikke nok til at kjemikere seriøst vurderte det.
Det var ikke før kongressen i Karlsruhe, Tyskland i 1860, at den unge italienske kjemikeren, Stanislao Cannizzaro, reddet Avogadros arbeid som svar på kaoset på grunn av mangel på atommasser og pålitelige og solide kjemiske ligninger..
Det som er kjent som 'Avogadros nummer', ble introdusert av den franske fysikeren Jean Baptiste Perrin, nesten hundre år senere. Han bestemte omtrent NTIL gjennom forskjellige metoder fra hans arbeid med Brownian-bevegelse.
Avogadros nummer og føflekken er relatert; det andre eksisterte imidlertid før det første.
Å kjenne de relative massene til atomene, ble atommasseenheten (amu) introdusert som en tolvtedel av et karbon 12-isotopatom; omtrent massen av et proton eller nøytron. På denne måten var karbon kjent for å være tolv ganger tyngre enn hydrogen; hva tilsvarer å si, 12C veier 12u, og 1H veier 1 u.
Men hvor mye masse tilsvarer en amu egentlig? Også, hvordan ville det være mulig å måle massen til slike små partikler? Så kom ideen om gramatomet og grammolekylet, som senere ble erstattet av føflekken. Disse enhetene koblet gram praktisk med amoen som følger:
12 g 12C = N ma
Et antall N-atomer på 12C, multiplisert med sin atommasse, gir en verdi som er numerisk identisk med den relative atommassen (12 amu). Derfor er 12 g 12C tilsvarte ett gram atom; 16 g av 16Eller til et gramatom av oksygen; 16 g CH4, et gram-molekyl for metan, og så videre med andre elementer eller forbindelser.
Gramatomet og grammolekylet, snarere enn enheter, besto av henholdsvis molmassene til atomene og molekylene..
Definisjonen av et mol blir således: enheten angitt for antall atomer som er tilstede i 12 g rent karbon-12 (eller 0,012 kg). Og på sin side ble N tilfeldigvis betegnet som NTIL.
Så, Avogadros nummer består formelt av antall atomer som utgjør slike 12 g karbon 12; og dens enhet er føflekken og dets derivater (kmol, mmol, lb-mol, etc.).
Molarmasser er molekylære (eller atomare) masser uttrykt som en funksjon av mol.
For eksempel molmassen til Oto er 32 g / mol; det vil si at et mol oksygenmolekyler har en masse på 32 g og et molekyl Oto den har en molekylvekt på 32 u. Tilsvarende er molarmassen til H 1 g / mol: en mol H-atomer har en masse på 1 g, og et H-atom har en atommasse på 1 u.
Hvor mye koster en føflekk? Hva er verdien av NTIL slik at atommassene og molekylmassene har samme numeriske verdi som molarmassene? For å finne ut av det, må følgende ligning løses:
12 g 12C = NTILMa
Men mor er 12 uma.
12 g 12C = NTIL12uma
Hvis det er kjent hvor mye en amu er verdt (1667 10-24 g), kan du direkte beregne NTIL:
NTIL = (12 g / 2 10-2. 3g)
= 5.998 102. 3 atomer av 12C
Er dette nummeret identisk med det som ble presentert i begynnelsen av artikkelen? Nei. Selv om desimaler virker mot hverandre, er det mye mer presise beregninger for å bestemme NTIL.
Hvis definisjonen av et mol er tidligere kjent, spesielt et mol av elektroner og den elektriske ladningen de bærer (omtrent 96.500 C / mol), vel vitende om ladningen til et individuelt elektron (1,602 × 10−19C), kan du beregne NTIL også på denne måten:
NTIL = (96500 C / 1,602 × 10−19C)
= 6.0237203 102. 3 elektroner
Denne verdien ser enda bedre ut.
En annen måte å beregne den på er røntgenkrystallografiske teknikker ved bruk av 1 kg ultrarent silisiumkule. For dette brukes formelen:
NTIL = n(Veller/ Vm)
Hvor n er antall atomer som er tilstede i enhetscellen til et silisiumkrystall (n= 8), og Veller og Vm er henholdsvis enhetscellen og molarvolumene. Å kjenne variablene for silisiumkrystallet, kan Avogadro-tallet beregnes etter denne metoden.
Avogadros nummer tillater i hovedsak å uttrykke de avgrunne mengdene av elementære partikler i enkle gram, som kan måles i analytiske eller rudimentære balanser. Ikke bare dette: hvis en atomegenskap multipliseres med NTIL, dens manifestasjon vil bli oppnådd på makroskopiske skalaer, synlige i verden og med det blotte øye.
Derfor og med god grunn sies dette tallet å fungere som en bro mellom det mikroskopiske og det makroskopiske. Det finnes ofte spesielt i fysikkjemi når man prøver å knytte oppførselen til molekyler eller ioner til deres fysiske faser (væske, gass eller fast stoff).
I beregningsdelen ble to eksempler på øvelser adressert ved hjelp av NTIL. Så fortsetter vi med å løse ytterligere to.
Hva er massen til et molekyl av HtoELLER?
Hvis det er kjent at dens molare masse er 18 g / mol, så er det et mol H-molekylertoEller den har en masse på 18 gram; men spørsmålet refererer til et enkelt molekyl, alene. For å deretter beregne massen, brukes konverteringsfaktorene:
(18 g / mol HtoO) · (mol HtoO / 6.02 102. 3 H-molekylertoO) = 2,99 · 10-2. 3 g / molekyl HtoELLER
Det vil si et molekyl av HtoEller den har en masse på 2,99 · 10-2. 3 g.
Hvor mange atomer av dysprosiummetall (Dy) inneholder et stykke av det med en masse på 26 g?
Atommassen til dysprosium er 162,5 u, lik 162,5 g / mol ved bruk av Avogadros nummer. Igjen fortsetter vi med konverteringsfaktorene:
(26 g) · (mol Dy / 162,5 g) · (6,02 · 102. 3 atomer Dy / mol Dy) = 9,63 · 1022 Dy-atomer
Denne verdien er 0,16 ganger mindre enn NTIL (9,63 · 1022/ 6.02 102. 3), og derfor har nevnte stykke 0,16 mol dysprosium (også å kunne beregne med 26 / 162,5).
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.