- Historie
- Inspirasjoner av Amedeo Avogadro
- Molekylær hypotese
- Femti år senere
- Fødselen av begrepet
- Hva det består av og enheter
- Atom-gram og molekyl-gram
- Molemasser og føflekk
- Slik beregnes Avogadros antall
- Mer nøyaktige målemetoder
- applikasjoner
- Løste øvelser
- Oppgave 1
- Oppgave 2
- referanser
Den Avogadros tall er ett som angir hvor mange partikler omfatter et mol av materie. Det er normalt betegnet med symbolet N A eller L, og har en ekstraordinær styrke: 6.02 · 10 23 , skrevet i vitenskapelig notasjon; hvis det ikke brukes, må det skrives i sin helhet: 6020000000000000000000000000.
For å unngå og lette bruken av det, er det praktisk å henvise til Avogadros nummer som kaller det føflekk; dette er navnet gitt til enheten som tilsvarer en slik mengde partikler (atomer, protoner, nøytroner, elektroner, etc.). Hvis således et dusin svarer til 12 enheter, omfatter et mol N A -enheter, som forenkler støkiometriske beregninger.
Avogadros nummer skrevet i vitenskapelig notasjon. Kilde: PRHaney
Matematisk sett er kanskje ikke Avogadros antall størst av alle; men utenfor vitenskapens rike, ville bruk av den for å indikere mengden av ethvert objekt overskride grensene for menneskets fantasi.
For eksempel vil en føfleks blyant involvere produksjon av 6.02 · 10 23 enheter, og forlate jorden uten plantelungene i prosessen. Som dette hypotetiske eksemplet florerer det av mange andre, som tillater et glimt av storslåtthet og anvendbarhet til dette tallet for astronomiske mengder.
Hvis N A og føflekken refererer til ublu mengder av noe, hvor nyttige er da i vitenskapen? Som sagt helt i begynnelsen: de lar deg "telle" veldig små partikler, hvis antall er utrolig stort, selv i ubetydelige mengder materie.
Den minste dråpen av en væske inneholder milliarder av partikler, samt den mest latterlige mengden av et gitt faststoff som kan veies på hvilken som helst balanse.
Ikke bruke vitenskapelig notasjon, kommer mol i støtten, noe som indikerer hvor mye, mer eller mindre, er det en substans eller en forbindelse til N- A . For eksempel tilsvarer 1 g sølv omtrent 9-10-3 mol; med andre ord nesten en hundredel av N A (5,6 · 10 21 Ag-atomer, ca.) “bor” i det gram .
Historie
Inspirasjoner av Amedeo Avogadro
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; Men denne forskeren-advokat, viet til å studere egenskapene til gasser, og inspirert av arbeidet til Dalton og Gay-Lussac var ikke som introduserte N A .
Fra Dalton fikk Amadeo Avogadro vite at massene av gasser kombineres eller reagerer i konstante proporsjoner. For eksempel reagerer en masse masse fullstendig med en åtte ganger større masse oksygen; når denne andelen ikke ble oppfylt, forble en av de to gassene i overkant.
Fra Gay-Lussac, derimot, fikk han vite at volumene av gasser reagerer i et fast forhold. Dermed reagerer to volumer med hydrogen med en av oksygen for å produsere to volum vann (i form av damp, gitt de høye temperaturer som genereres).
Molekylær hypotese
I 1811 kondenserte Avogadro ideene sine for å formulere sin molekylære hypotese, der han forklarte at avstanden som skiller gassformede molekyler er konstant så lenge trykk og temperatur ikke endres. Denne avstanden definerer da volumet som en gass kan oppta i en beholder med ekspanderbare barrierer (for eksempel en ballong).
Således, gitt en gassmasse A, m A , og en masse av gass B, m B , hvor m A og m B vil ha samme volum under normale forhold (T = 0 ° C, og p = 1 atm) hvis begge ideelle gasser har samme antall molekyler; dette var hypotesen, i dag lov, om Avogadro.
Fra observasjonene hans utledet han også at forholdet mellom tettheten av gasser, igjen A og B, er det samme som for deres relative molekylmasser (ρ A / ρ B = M A / M B ).
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.
Femti år senere
Ideen om dens 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 særlig godt akseptert, og i skyggen av eksperimenter og observasjoner fra mer anerkjente kjemikere ble hans hypotese begravet i femti år.
Til og med bidraget fra den kjente forskeren André Ampere, som støttet Avogadros hypotese, var ikke nok for at kjemikere seriøst skulle vurdere det.
Det var ikke før kongressen i Karlsruhe, Tyskland i 1860, at den unge italienske kjemikeren, Stanislao Cannizzaro, reddet Avogadros arbeid som et svar på kaoset på grunn av mangelen på pålitelige og solide atommasser og kjemiske ligninger.
Fødselen av begrepet
Det som kalles 'Avogadros nummer' ble introdusert av den franske fysikeren Jean Baptiste Perrin, nesten hundre år senere. Han bestemte en tilnærming av N A gjennom forskjellige metoder fra sitt arbeid med Brownsk bevegelse.
Hva det består av og enheter
Atom-gram og molekyl-gram
Avogadros nummer og føflekken er relatert; den andre eksisterte imidlertid før den første.
Ved å kjenne til de relative massene til atomene, ble atommasseenheten (amu) introdusert som en tolvdeledel av et karbon 12-isotopatom; omtrent massen til et proton eller nøytron. På denne måten ble det kjent at karbon var tolv ganger tyngre enn hydrogen; som vil si, 12 C veier 12u, og 1 H veier 1 u.
Hvor mye masse er en amu egentlig lik? Hvordan vil det også 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 enkelt gram med amu på følgende måte:
12 g 12 C = N ma
Et antall 12 C N-atomer , multiplisert med deres atommasse, gir en verdi numerisk identisk med den relative atommassen (12 amu). Derfor, 12 g av 12 C tilsvarte et gram-atom; 16 g 16 O, til ett gram atom oksygen; 16 g CH 4 , ett gram molekyl for metan, og så videre med andre grunnstoffer eller forbindelser.
Molemasser og føflekk
Grammatomet og grammolekylet, snarere enn enheter, besto av henholdsvis molmassene til atomene og molekylene.
Dermed blir definisjonen av en mol: enheten angitt for antall atomer som er til stede i 12 g rent karbon 12 (eller 0,012 kg). Og i mellomtiden, ble han betegnet N N A .
Avogadros antall består således formelt av antall atomer som utgjør slike 12 g karbon 12; og enheten er føflekken og dens derivater (kmol, mmol, lb-mol, etc.).
Molære masser er molekylære (eller atomiske) masser uttrykt som en funksjon av mol.
For eksempel, den molare massen av O- 2 er 32 g / mol; det vil si at et mol oksygenmolekyler har en masse på 32 g, og et molekyl på O 2 har en molekylmasse på 32 u. Tilsvarende er molmassen til H 1 g / mol: en mol H-atomer har en masse på 1 g, og ett H-atom har en atommasse på 1 u.
Slik beregnes Avogadros antall
Hvor mye er en føflekk? Hva er verdien av N A , slik at atom og molekylmasser har samme numeriske verdi som de molare massene? For å finne ut av det, må følgende ligning løses:
12 g 12 C = N A ma
Men ma er 12 amu.
12 g 12 C = N A 12uma
Hvis du vet hvor mye en amu er verdt (1 667 10-24 g), kan du beregne N A direkte :
N A = (12 g / 2 * 10 -23 g)
= 5,998 10 23 atomer av 12 C
Er dette tallet identisk med det som ble presentert i begynnelsen av artikkelen? No. Mens desimaler spille mot, det er mange flere nøyaktige beregninger for å bestemme N A .
Mer nøyaktige målemetoder
Hvis du allerede vet definisjonen av en mol, spesielt en mol elektroner og den elektriske ladningen de har (omtrent 96 500 C / mol), ved å kjenne ladningen til et individuelt elektron (1 602 × 10 −19 C), kan du beregne N A også på denne måten:
N A = (96500 C / 1,602 × 10 −19 C)
= 6.0237203 10 23 elektroner
Denne verdien ser enda bedre ut.
En annen måte å beregne det på består av røntgenkrystallografiske teknikker, ved bruk av en 1 kg ultralydende silisiumkule. For dette brukes formelen:
N A = n (V u / V m )
Hvor n er antallet av atomer som er tilstede i celleenheten fra et silisiumkrystall (n = 8), og V u og v m er volumene av enheten og molare celle, henholdsvis. Ved å kjenne til variablene for silisiumkrystallen, kan Avogadros antall beregnes ved denne metoden.
applikasjoner
Avogadros antall tillater i hovedsak å uttrykke de abysmale mengder av elementære partikler i enkle gram, som kan måles på analytiske eller rudimentære balanser. Ikke bare dette: Hvis en atom eiendom multipliseres med N A , vil dens manifestasjon fås 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 fysisk kjemi, når du prøver å koble oppførselen til molekyler eller ioner med den i deres fysiske faser (væske, gass eller fast stoff).
Løste øvelser
Beregninger i seksjon to eksempler på øvelser som bruker N ble adressert til . Så vil vi fortsette å løse ytterligere to.
Oppgave 1
Hva er massen til et molekyl av H 2 O?
Hvis dens molare masse er kjent for å være 18 g / mol, deretter ett mol H 2 O molekyler har en masse på 18 g; men spørsmålet refererer til et individuelt molekyl, alene. For deretter å beregne massen brukes konverteringsfaktorene:
(18 g / mol H 2 O) · (mol H 2 O / 6,02 * 10 ~ 23 -molekyler H 2 O) = 2,99 * 10 ~ -23 g / molekyl H 2 O
Det vil si at et molekyl av H 2 O har en masse på 2,99 * 10 ~ -23 g.
Oppgave 2
Hvor mange atomer med dysprosiummetall (Dy) vil inneholde et stykke av det hvis masse er 26 g?
Atommassen til dysprosium er 162,5 u, tilsvarer 162,5 g / mol ved å bruke Avogadros tall. Igjen fortsetter vi med konverteringsfaktorene:
(26 g) · (mol Dy / 162,5 g) · (6,02 · 10 23 Dy atomer / mol Dy) = 9,63 · 10 22 Dy atomer
Denne verdien er 0,16 ganger mindre enn N A (9,63 * 10 ~ 22 / 6,02 * 10 ~ 23 ), og derfor, nevnte stykke har 0,16 mol av dysprosium (det kan også regnes med 26/162 , 5).
referanser
- Wikipedia. (2019). Avogadro konstant. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
- Atteberry Jonathan. (2019). Hva er Avogadros nummer? Hvordan ting fungerer. Gjenopprettet fra: science.howstuffworks.com
- Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang, og Jacob Gomez. (02. mai 2019). Føflekken og Avogadros konstant. Kjemi LibreTexts. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
- Føfleisdag. (SF). Historien om Avogadros Antall: 6,02 ganger 10 til 23 rd . Gjenopprettet fra: moleday.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (06. januar 2019). Eksperimentell bestemmelse av Avogadros nummer. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
- Tomás Germán. (SF). Avogadros nummer. IES Domingo Miral. Gjenopprettet fra: iesdmjac.educa.aragon.es
- Joaquín San Frutos Fernández. (SF). Avogadros nummer- og føflekkonsept. Gjenopprettet fra: encina.pntic.mec.es
- Bernardo Herradón. (3. september 2010). Karlsruhe Kongress: 150 år. Gjenopprettet fra: madrimasd.org
- George M. Bodner. (16. februar 2004). Hvordan ble Avogadros nummer bestemt? Vitenskapelig amerikansk. Gjenopprettet fra: scientamerican.com