Plik Numer Avogadro To ten, który wskazuje, ile cząstek składa się na mol materii. Zwykle jest oznaczony symbolem N.DO lub L i ma niezwykłą wielkość: 6,02 · 102. 3, napisane w notacji naukowej; gdyby nie był używany, musiałby być zapisany w całości: 602000000000000000000000.
Aby uniknąć i ułatwić jego użycie, wygodnie jest odwołać się do numeru Avogadro, nazywając go kretem; tak nazywa się jednostka odpowiadająca takiej ilości cząstek (atomów, protonów, neutronów, elektronów itp.). Tak więc, jeśli tuzin odpowiada 12 jednostkom, kret obejmuje NDO jednostki, upraszczając obliczenia stechiometryczne.
Matematycznie liczba Avogadro może nie być największa ze wszystkich; ale poza sferą nauki użycie go do wskazania ilości dowolnego przedmiotu przekroczyłoby granice ludzkiej wyobraźni.
Na przykład jeden mol ołówków oznaczałby produkcję 6,02 · 102. 3 jednostek, pozostawiając Ziemię bez płuc roślinnych w próbie. Podobnie jak ten hipotetyczny przykład, istnieje wiele innych, które pozwalają nam dostrzec wspaniałość i zastosowanie tej liczby do wielkości astronomicznych.
BezDO a kret nawiązuje do wygórowanych ilości czegokolwiek, jaki jest pożytek z nich w nauce? Jak stwierdzono na początku: pozwalają one „policzyć” bardzo małe cząstki, których liczba jest niewiarygodnie duża, nawet w znikomych ilościach materii..
Najmniejsza kropla cieczy zawiera miliardy cząstek, a także najbardziej absurdalną ilość danej substancji stałej, jaką można zważyć na dowolnej wadze..
Aby nie uciekać się do notacji naukowych, z pomocą przychodzi kret, wskazując, ile masz mniej lub więcej substancji lub związku w odniesieniu do NDO. Na przykład 1 g srebra odpowiada około 9,10-3 kret; Innymi słowy, ten gram „zamieszkuje” prawie jedną setną NDO (5,6 10dwadzieścia jeden Atomy Ag, w przybliżeniu).
Indeks artykułów
Niektórzy uważają, że liczba Avogadro była stałą ustaloną przez Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro z Quaregna i Cerreto, lepiej znanego jako Amedeo Avogadro; Jednak ten naukowiec-prawnik, oddany badaniu właściwości gazów i zainspirowany pracami Daltona i Gay-Lussaca, nie był tym, który wprowadził NDO.
Od Daltona Amadeo Avogadro dowiedział się, że masy gazów łączą się lub reagują w stałych proporcjach. Na przykład masa wodoru całkowicie reaguje z ośmiokrotnie większą masą tlenu; gdy taka proporcja nie została spełniona, jeden z dwóch gazów pozostawał w nadmiarze.
Z drugiej strony, od Gay-Lussaca dowiedział się, że objętości gazów reagują w stałej relacji. W ten sposób dwie objętości wodoru reagują z jednym tlenem, tworząc dwie objętości wody (w postaci pary, biorąc pod uwagę generowane wysokie temperatury)..
W 1811 r. Avogadro skondensował swoje pomysły, aby sformułować hipotezę molekularną, w której wyjaśnił, że odległość, która dzieli cząsteczki gazu, jest stała, o ile ciśnienie i temperatura się nie zmieniają. Odległość ta określa zatem objętość, jaką gaz może zajmować w pojemniku z rozszerzalnymi barierami (na przykład balon).
Zatem biorąc pod uwagę masę gazu A, mDO, i masa gazu B, mb, mDO oraz mb będą miały taką samą objętość w normalnych warunkach (T = 0 ° C i P = 1 atm), jeśli oba gazy idealne mają taką samą liczbę cząsteczek; taka była hipoteza, dzisiejsze prawo, Avogadro.
Ze swoich obserwacji wydedukował również, że zależność między gęstością gazów, ponownie A i B, jest taka sama, jak w przypadku ich względnych mas cząsteczkowych (ρDO/ ρb = MDO/ Mb).
Jego największym sukcesem było wprowadzenie terminu „molekuła”, tak jak jest on dziś znany. Avogadro traktował wodór, tlen i wodę jako cząsteczki, a nie jako atomy.
Idea jego dwuatomowych cząsteczek spotkała się z silnym oporem chemików w XIX wieku. Chociaż Amadeo Avogadro wykładał fizykę na Uniwersytecie w Turynie, jego praca nie została zbyt dobrze przyjęta iw cieniu eksperymentów i obserwacji bardziej znanych chemików, jego hipoteza została pogrzebana na pięćdziesiąt lat..
Nawet wkład znanego naukowca André Ampere, który poparł hipotezę Avogadro, nie był wystarczający, aby chemicy poważnie się nad tym zastanowili.
Dopiero na kongresie w Karlsruhe w Niemczech w 1860 roku młody włoski chemik Stanislao Cannizzaro uratował pracę Avogadro w odpowiedzi na chaos wynikający z braku mas atomowych oraz wiarygodnych i solidnych równań chemicznych..
To, co jest znane jako „liczba Avogadro”, zostało wprowadzone przez francuskiego fizyka Jeana Baptiste'a Perrina prawie sto lat później. Określił przybliżoną liczbę NDO różnymi metodami z jego pracy nad ruchami Browna.
Liczba Avogadro i kret są ze sobą powiązane; jednak druga istniała przed pierwszą.
Znając względne masy atomów, jednostkę masy atomowej (amu) wprowadzono jako jedną dwunastą atomu izotopu węgla 12; z grubsza masa protonu lub neutronu. W ten sposób węgiel był dwunastokrotnie cięższy od wodoru; co jest równoznaczne z powiedzeniem, 12C waży 12u i 1H waży 1 u.
Jednak ile masy naprawdę równa się jednej amu? Ponadto, jak można by zmierzyć masę tak małych cząstek? Potem przyszedł pomysł z gramatomem i gramocząsteczką, które później zostały zastąpione przez mol. Jednostki te wygodnie połączyły gram z amu w następujący sposób:
12 g 12C = N ma
Liczba atomów N atomów węgla 12C, pomnożone przez jego masę atomową, daje wartość liczbowo identyczną z względną masą atomową (12 amu). Dlatego 12 g 12C równało się jednemu gramoatomowi; 16 g 16Lub do gramoatomu tlenu; 16 g CH4, gramocząsteczka metanu i tak dalej z innymi pierwiastkami lub związkami.
Gram-atom i gramocząsteczka zamiast jednostek składały się z mas molowych odpowiednio atomów i cząsteczek..
W ten sposób definicja mola staje się: jednostką wyznaczoną dla liczby atomów obecnych w 12 g czystego węgla-12 (lub 0,012 kg). A ze swej strony N przypadkowo oznaczono jako NDO.
Zatem liczba Avogadro składa się formalnie z liczby atomów, które składają się na 12 g węgla 12; a jego jednostką jest mol i jego pochodne (kmol, mmol, funt-mol itp.).
Masy molowe to masy cząsteczkowe (lub atomowe) wyrażone w funkcji moli.
Na przykład masa molowa Odwa wynosi 32 g / mol; to znaczy, jeden mol cząsteczek tlenu ma masę 32 g, a jedna cząsteczka Odwa ma masę cząsteczkową 32 u. Podobnie, masa molowa H wynosi 1 g / mol: jeden mol atomów H ma masę 1 g, a jeden atom H ma masę atomową 1 u.
Ile kosztuje kret? Jaka jest wartość N.DO tak, aby masy atomowe i masy cząsteczkowe miały taką samą wartość liczbową jak masy molowe? Aby się tego dowiedzieć, należy rozwiązać następujące równanie:
12 g 12C = NDOMama
Ale ma ma 12 uma.
12 g 12C = NDO12uma
Jeśli wiadomo, ile warte jest amu (1667 10-24 g), możesz bezpośrednio obliczyć NDO:
NDO = (12 g / 2 10-2. 3sol)
= 5 998 102. 3 atomów 12do
Czy ta liczba jest taka sama, jak ta podana na początku artykułu? Nie. Chociaż ułamki dziesiętne działają przeciwko sobie, istnieją znacznie dokładniejsze obliczenia umożliwiające określenie NDO.
Jeśli wcześniej znana jest definicja mola, zwłaszcza mola elektronów i przenoszonego przez nie ładunku elektrycznego (około 96,500 C / mol), znając ładunek pojedynczego elektronu (1,602 × 10−19C), możesz obliczyć NDO także w ten sposób:
NDO = (96500 C / 1,602 × 10−19DO)
= 6,0237203 102. 3 elektrony
Ta wartość wygląda jeszcze lepiej.
Innym sposobem jej obliczenia są rentgenograficzne techniki krystalograficzne, przy użyciu kuli z ultra czystego krzemu o masie 1 kg.
NDO = n(Vlub/ Vm)
Gdzie n jest liczbą atomów obecnych w komórce elementarnej kryształu krzemu (n= 8) i Vlub i Vm to odpowiednio komórki elementarne i objętości molowe. Znając zmienne dla kryształu krzemu, można obliczyć liczbę Avogadro tą metodą.
Liczba Avogadro pozwala w istocie wyrazić fatalne ilości cząstek elementarnych w prostych gramach, które można zmierzyć w analitycznych lub elementarnych wagach. Nie tylko to: jeśli właściwość atomowa zostanie pomnożona przez NDO, jego manifestacja zostanie uzyskana w skalach makroskopowych, widocznych na świecie i gołym okiem.
Dlatego, i nie bez powodu, mówi się, że ta liczba działa jako pomost między mikroskopowym a makroskopowym. Często występuje zwłaszcza w fizykochemii, gdy próbuje się powiązać zachowanie cząsteczek lub jonów z ich fazami fizycznymi (ciekła, gazowa lub stała).
W części poświęconej obliczeniom omówiono dwa przykłady ćwiczeń przy użyciu NDO. Następnie przystąpimy do rozwiązania kolejnych dwóch.
Jaka jest masa cząsteczki H.dwaLUB?
Jeśli wiadomo, że jego masa molowa wynosi 18 g / mol, to jeden mol cząsteczek H.dwaLub ma masę 18 gramów; ale pytanie dotyczy pojedynczej cząsteczki. Aby następnie obliczyć jego masę, stosuje się przeliczniki:
(18 g / mol HdwaO) · (mol HdwaO / 6,02 102. 3 Cząsteczki H.dwaO) = 2,99 · 10-2. 3 g / cząsteczkę H.dwaLUB
Oznacza to, że cząsteczka H.dwaLub ma masę 2,99 · 10-2. 3 sol.
Ile atomów metalu dysproz (Dy) będzie zawierało jego kawałek o masie 26 g?
Masa atomowa dysprozu wynosi 162,5 u, co odpowiada 162,5 g / mol na podstawie liczby Avogadro. Ponownie przechodzimy do współczynników konwersji:
(26 g) · (mol Dy / 162,5 g) · (6,02 · 102. 3 atomów Dy / mol Dy) = 9,63 · 1022 Atomy Dy
Ta wartość jest 0,16 razy mniejsza niż N.DO (9,63 · 1022/ 6,02 102. 3), a zatem wspomniany kawałek zawiera 0,16 mola dysprozu (również jest w stanie obliczyć z 26 / 162,5).
Jeszcze bez komentarzy