Chemia

Historia liczb Avogadro, jednostki, sposób obliczania, używa

Historia liczb Avogadro, jednostki, sposób obliczania, używa

On Numer Avogadro To taki, który wskazuje, ile cząstek tworzy mol materii. Jest zwykle oznaczony z symbolem nDO lub l i ma niezwykłą wielkość: 6,02 · 1023, napisane w notacji naukowej; Jeśli nie zostanie użyty, będziesz musiał napisać pełne: 6020000000000000000000000.

Aby uniknąć jego użycia i ułatwić, wygodnie jest odwoływać się do numeru Avogadro, nazywając go mol; Jest to nazwa, która odbiera jednostkę odpowiadającą takich cząstek (atomy, protony, neutrony, elektrony itp.). Zatem, jeśli tuzin odpowiada 12 jednostkom, mol obejmuje nDO Jednostki, uproszczenie obliczeń stechiometrycznych.

Numer Avogadro napisany w notacji naukowej. Źródło: Phaney [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)]

Matematycznie liczba Avogadro może nie być największa ze wszystkich; Ale poza dziedziną nauki użyj go, aby wskazać, że ilość dowolnego obiektu przekroczy granice ludzkiej wyobraźni.

Na przykład kret ołówków oznaczałby produkcję 6,02 · 1023 jednostki, pozostawiając próbę Ziemi bez płuc roślinnych. Podobnie jak ten hipotetyczny przykład, wiele innych, które pozwalają dostrzec wspaniałość i zastosowanie tej liczby dla wielkości astronomicznych.

BezDO A mol nawiązuje do wygórowanych ilości czegokolwiek, co to jest użyteczność w nauce? Jak stwierdzono na początku: pozwalają „liczyć” bardzo małe cząstki, których liczba jest niezwykle ogromna, nawet w nieistotnych ilościach materii.

Najmniejsza kropla cieczy mieści miliardy cząstek, a także najbardziej śmieszna ilość określonej substancji stałej, którą można zważyć w pewnym równowadze.

Aby nie uciekać się do zapisów naukowych, kret przychodzi na pomoc, wskazując, ile, mniej więcej, ma substancję lub związek w odniesieniu do nDO. Na przykład 1 g srebra odpowiada około 9,10-3 mol; Innymi słowyDO (5,6 · 10dwadzieścia jeden W przybliżeniu atomy Ag).

[TOC]

Historia

Inspiracje Amedeo Avogadro

Niektórzy uważają, że liczba Avogadro była stała determinowana przez Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro z Quaregna i Cerreto, lepiej znanego jako Amedee Avogadro; Jednak ten naukowiec-Abogat, poświęcony badaniu właściwości gazów i zainspirowany pracami Dalton i Gay-Lussaca, nie był tym, który wprowadził NDO.

Dalton, Amadeo Avogadro dowiedział się, że masy Gazy są łączone lub reagowane w stałych proporcjach. Na przykład masa wodoru reaguje całkowicie z osiem razy wyższym tlenem; Kiedy taka część nie została spełniona, jeden z dwóch gazów pozostał w nadmiarze.

Z drugiej strony Gay-Lussac dowiedział się, że objętości gazy reagują poprzez utrzymanie ustalonego związku. Zatem dwie objętości wodoru reagują z jednym z tlenu, aby uzyskać dwie objętości wody (w postaci pary, biorąc pod uwagę wysokie wytwarzane temperatury).

Może ci służyć: chromowany tlenek (iii): struktura, nomenklatura, właściwości, zastosowania

Hipoteza molekularna

W 1811 r. Avogadro skondensował swoje pomysły, aby sformułować swoją hipotezę molekularną, w której wyjaśnił, że odległość oddzielająca cząsteczki gazowe jest stałe, o ile ciśnienie lub temperatura się nie zmienia. Ta odległość określa zatem objętość, którą gaz może zajmować w rozszerzalnych barierach (na przykład balon)).

Tak więc, biorąc pod uwagę masę gazu a, mDO, i masa gazu b, mB, MDO oraz mB Będą miały tę samą objętość w normalnych warunkach (t = 0ºC i p = 1 atm), jeśli oba gazy idealne mają taką samą liczbę cząsteczek; To była hipoteza, dziś prawo Avogadro.

Na podstawie swoich obserwacji wywnioskował również, że związek między gęstościami gazu, ponownie do i b, jest taki sam jak jego względne masy cząsteczkowe (ρDO/ρB = MDO/MB).

Jego największym sukcesem było przedstawienie terminu „cząsteczka”, jak obecnie wiadomo. Avogadro traktowane wodór, tlen i woda jako cząsteczki, a nie jako atomy.

Pięćdziesiąt lat później

Idea jego cząsteczek dwuatomicznych znalazła silną oporność wśród chemików dziewiętnastego wieku. Podczas gdy Amadeo Avogadro dał zajęcia fizyki na University of Turyn, jego praca nie była zbyt dobrze przyjęta, a pod cieniem eksperymentów i obserwacji chemikaliów o większych znanychcie, jego hipoteza była pochowana przez pięćdziesiąt lat.

Nawet wkład dobrze znanego naukowca André Ampere, który poparł hipotezę Avogadro, wystarczył chemikalia, aby poważnie to rozważyć

To było tylko na kongresie Karsruhe w Niemczech z 1860 roku, że młody włoski chemik, Stanislao cannizzaro, uratował pracę Avogadro w odpowiedzi na chaos z powodu braku mas atomowych oraz niezawodnych i solidnych równań chemicznych.

Narodziny tego terminu

To, co jest znane przez „Avogadro Number”, został wprowadzony przez francuskiego fizyka Jean Baptiste Perrin, prawie sto lat później. Określony przybliżony nDO Poprzez różne metody od jego pracy nad ruchem Browna.

Co jest i jednostki

Atom-gram i cząsteczka-gram

Numer Avogadro i MOL są powiązane; Jednak drugi istniał przed pierwszym.

Znane względne masy atomów, masy atomowej (UMA) wprowadzono jako dwanaście części atomu izotopu węgla 12; w przybliżeniu masa protonu lub neutronów. W ten sposób wiadomo było, że węgiel był dwanaście razy cięższy niż wodór; Co jest równoważne do powiedzenia, 12C Waży 12U i 1H Wes 1 u.

Jednak ile masy jest naprawdę równa? Ponadto, co można by zmierzyć ciasto na tak małe cząstki? Następnie powstało z idei Atom-gram i cząsteczki, które następnie zostały zastąpione molem. Jednostki te wygodnie połączyły Gram z UMA w następujący sposób:

Może ci służyć: szczawian amonu

12 g 12C = n · ma

Kilka atomów N 12C, pomnożone przez masę atomową, daje liczbowo identyczną wartość z względną masą atomową (12 UMA). Dlatego 12 g of 12C był równoważny z gramem atomowym; 16 g 16Lub do stóp atomowych tlenu; 16 g Cho4, Gram cząsteczki dla metanu, a tym samym z innymi pierwiastkami lub związkami.

Masy molowe i molowe

Atom-gram i cząsteczka, więcej niż jednostki, składały się odpowiednio z mas molowych atomów i cząsteczek.

Zatem definicja mol to: jednostka oznaczona dla liczby atomów obecnych w 12 g czystego węgla (lub 0,012 kg). I ze swojej strony, n oznaczał jako nDO.

Następnie liczba Avogadro formalnie składa się z liczby atomów tworzących tak 12 g węgla 12; A jego jednostką są mol i jego pochodne (KMOL, MMOL, LB-MOL itp.).

Masy molowe to masy cząsteczkowe (lub atomowe) wyrażane zgodnie z molami.

Na przykład masa molowa O2 Ma 32 g/mol; to znaczy kret cząsteczek tlenu ma masę 32 g i cząsteczkę OR2 Ma masę cząsteczkową 32 u. Podobnie masa molowa H wynosi 1 g/mol: jeden kret H ma masę 1 g, a atom H ma masę atomową 1 U.

Jak obliczany jest liczba Avogadro

Ile kosztuje jeden mol? Jaka wartość nDO tak, że masy atomowe i cząsteczkowe miały taką samą wartość liczbową jak masy molowe? Aby wiedzieć, należy rozwiązać następujące równanie:

12 g 12C = nDO· Ma

Ale ma 12 uma.

12 g 12C = nDO· 12um

Jeśli wiesz, ile jest warta UMA (1667 10-24 g), możesz bezpośrednio obliczyć nDO:

NDO = (12 g/2 · 10-23G)

= 5 998 · 1023 atomy 12C

Czy ta liczba jest identyczna z początkiem artykułu identycznego? NIE. Podczas gdy dziesiętne odgrywają się przeciw, istnieje wiele bardziej precyzyjnych obliczeń do określenia nDO.

Bardziej precyzyjne metody pomiaru

Jeśli definicja mol jest wcześniej znana, zwłaszcza jedna mol elektronów i ładunek elektryczny, który niosą (około 96500 c/mol), znając obciążenie poszczególnych elektronów (1.602 × 10−19C), możesz obliczyć nDO Również w ten sposób:

NDO = (96500 c/1.602 × 10−19C)

= 6.0237203 · 1023 elektrony

Ta wartość wygląda jeszcze lepiej.

Inny sposób na obliczenie, składa się z technik krystalograficznych x -sztabowych, przy użyciu ultra czystej krzemowej kuli 1 kg. Aby to zrobić, stosuje się formułę:

NDO = N(VLub/VM)

Gdzie N Jest to liczba atomów obecnych w komórce jednostkowej krzemowej szkła (N= 8) i vLub i vM są odpowiednio objętościami komórki elementarnej i molowej. Znając zmienne dla kryształu krzemu, możesz obliczyć liczbę Avogadro za pomocą tej metody.

Może ci służyć: ticyjanian potasu (KSCN): struktura, właściwości, zastosowania

Aplikacje

Liczba Avogadro pozwala wyrażać fatalne ilości elementarnych cząstek w prostych gramach, które można mierzyć w skalach analitycznych lub podstawowych. Nie tylko to: jeśli właściwość atomowa jest mnożona przez nDO, Jego manifestacja zostanie uzyskana w skalach makroskopowych, widocznych na świecie i gołym okiem.

Dlatego, z wielkim powodem, mówi się, że liczba ta działa jako pomost między mikroskopią a makroskopową. Często występuje szczególnie w fizykochemii, gdy próbuje połączyć zachowanie cząsteczek lub jonów z ich fazami fizycznymi (ciecz, soda lub ciało stałe).

Rozwiązane ćwiczenia

W rozdziale obliczeń dwa przykłady ćwiczeń zostały rozwiązane przy użyciu nDO. Następnie dwa inne zostaną rozwiązane.

Ćwiczenie 1

Jaka jest masa cząsteczki H2ALBO?

Jeśli wiadomo, że jego ciasto trzonowe wynosi 18 g/mol, to mol cząsteczek H2Lub ma masę 18 gramów; Ale pytanie nawiązuje do indywidualnej cząsteczki, samej. Aby obliczyć, jego masa jest wykonana z czynników konwersji:

(18 g/mol h2O) · (mol h2O/6,02 · 1023 H2O) = 2,99 · 10-23 G/molecula h2ALBO

To znaczy cząsteczka H2Lub ma masę 2,99,10-23 G.

Ćwiczenie 2

Ile dyspozyto atomów metalowych (DY) będzie zawierać ten sam kawałek, którego masa wynosi 26 g?

Atomowe ciasto dyspozyto wynosi 162,5 u, równe 162,5 g/mol przy użyciu liczby Avogadro. Ponownie przeprowadzane są współczynniki konwersji:

(26 g) · (mol Dy/162,5 g) · (6,02 · 1023 atomy dy/mol dy) = 9,63 · 1022 Atomy DY

Ta wartość jest 0,16 razy mniejsza niż nDO (9,63 · 1022/6,02 · 1023), A zatem ten kawałek ma 0,16 mole tennium (jest również w stanie obliczyć z 26/162,5).

Bibliografia

  1. Wikipedia. (2019). Avogadro stała. Źródło: w:.Wikipedia.org
  2. Atteberry Jonathan. (2019). Jaki jest numer Avogadro? Howstuffwork. Odzyskane od: nauka.Howstuffwork.com
  3. Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang i Jacob Gomez. (02 maja 2019). Kret i stała Avogadro. Chemia librettexts. Odzyskane z: chem.Librettexts.org
  4. Dzień kreta. (S.F.). Historia numeru Avogadro: 6.02 razy 10 do 23R & D. Odzyskane z: Moleday.org
  5. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (6 stycznia 2019). Eksperymentalne określenie liczby Avogadro. Odzyskane z: Thoughtco.com
  6. Tomás Germán. (S.F.). Numer Avogadro. IES Domingo Miral. Odzyskane z: iesdmjac.Edukacja.Aragon.Jest
  7. Joaquín San Frutos Fernández. (S.F.). Numer Avogadro i koncepcja MOL. Odzyskane z: encina.pntic.Mec.Jest
  8. Bernardo Herradón. (3 września 2010). Karlsruhe Kongres: 150 lat. Odzyskany z: Madrimasd.org
  9. George m. Bodner. (16 lutego 2004). Jak ustalono numer Avogadro? Amerykański naukowiec. Odzyskane od: Scientific American.com