Det Avogadros nummer Det er den, der angiver, hvor mange partikler der udgør en mol stof. Det er normalt betegnet med symbolet NTIL eller L og har en ekstraordinær størrelse: 6.02 · 102. 3, skrevet i videnskabelig notation; hvis det ikke bruges, skal det skrives fuldt ud: 602000000000000000000000.
For at undgå og lette brugen er det praktisk at henvise til Avogadros nummer, der kalder det en muldvarp; dette er navnet på den enhed, der svarer til en sådan mængde partikler (atomer, protoner, neutroner, elektroner osv.). Således, hvis et dusin svarer til 12 enheder, omfatter en muldvarp NTIL enheder, der forenkler støkiometriske beregninger.
Matematisk er Avogadros antal muligvis ikke det største af alle; men uden for videnskabsområdet ville brugen af det til at indikere mængden af ethvert objekt overstige grænserne for menneskelig fantasi.
For eksempel ville en mol blyanter antyde fremstillingen af 6.02 · 102. 3 enheder, der efterlader Jorden uden dens plantelunger i forsøget. Ligesom dette hypotetiske eksempel er der mange andre, der giver os mulighed for at se glimt og anvendelighed af dette tal til astronomiske størrelser.
UdenTIL og muldvarpen henviser til ublu mængder af noget, hvad nytter de i videnskaben? Som nævnt lige i starten: de giver dig mulighed for at "tælle" meget små partikler, hvis antal er utroligt store, selv i ubetydelige mængder stof..
Den mindste dråbe af en væske indeholder milliarder af partikler samt den mest latterlige mængde af et givet fast stof, der kan vejes på enhver balance..
For ikke at ty til videnskabelige notationer kommer muldvarpen til hjælp og angiver hvor meget, mere eller mindre, du har af et stof eller en forbindelse med hensyn til NTIL. For eksempel svarer 1 g sølv til ca. 9 · 10-3 muldvarp; Med andre ord "bor" det gram næsten en hundrededel af NTIL (5,6 10enogtyve Ag-atomer, ca.).
Artikelindeks
Nogle mennesker tror, at Avogadros nummer var en konstant bestemt af Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro fra Quaregna og Cerreto, bedre kendt som Amedeo Avogadro; Denne videnskabsmand-advokat, dedikeret til at studere gassernes egenskaber og inspireret af Daltons og Gay-Lussacs arbejde, var imidlertid ikke den, der introducerede NTIL.
Fra Dalton lærte Amadeo Avogadro, at masserne af gasser kombineres eller reagerer i konstante proportioner. For eksempel reagerer en brintmasse fuldstændigt med en otte gange større iltmasse; når en sådan andel ikke blev opfyldt, forblev en af de to gasser for store.
Fra Gay-Lussac lærte han derimod, at mængderne af gasser reagerer i et fast forhold. Således reagerer to voluminer brint med et ilt for at producere to volumener vand (i form af damp, givet de genererede høje temperaturer).
I 1811 kondenserede Avogadro sine ideer til at formulere sin molekylære hypotese, hvor han forklarede, at afstanden, der adskiller luftformige molekyler, er konstant, så længe tryk og temperatur ikke ændres. Denne afstand definerer derefter det volumen, som en gas kan optage i en container med ekspanderbare barrierer (f.eks. En ballon).
Således givet en masse gas A, mTIL, og en masse gas B, mB, mTIL og mB de vil have det samme volumen under normale forhold (T = 0 ° C og P = 1 atm), hvis begge ideelle gasser har det samme antal molekyler; dette var hypotesen, nutidens lov, om Avogadro.
Fra sine observationer udledte han også, at forholdet mellem gassernes tæthed, igen A og B, er det samme som deres relative molekylære masser (ρTIL/ ρB = MTIL/ MB).
Hans største succes var at introducere udtrykket 'molekyle', som det er kendt i dag. Avogadro behandlede brint, ilt og vand som molekyler og ikke som atomer.
Ideen om dets diatomiske molekyler mødtes med stærk modstand blandt kemikere i det 19. århundrede. Selvom Amadeo Avogadro underviste i fysik ved universitetet i Torino, blev hans arbejde ikke særlig godt accepteret, og i skyggen af eksperimenter og observationer fra mere kendte kemikere blev hans hypotese begravet i halvtreds år..
Selv bidraget fra den velkendte videnskabsmand André Ampere, der støttede Avogadros hypotese, var ikke nok til, at kemikere seriøst overvejede det.
Det var først under kongressen i Karlsruhe, Tyskland i 1860, at den unge italienske kemiker, Stanislao Cannizzaro, reddede Avogadros arbejde som reaktion på kaoset på grund af manglen på atommasser og pålidelige og solide kemiske ligninger..
Det, der kaldes 'Avogadros nummer', blev introduceret af den franske fysiker Jean Baptiste Perrin næsten hundrede år senere. Han fastslog en tilnærmelsesvis NTIL gennem forskellige metoder fra hans arbejde med Brownian-bevægelse.
Avogadros nummer og muldvarpen er relateret; det andet eksisterede dog før det første.
At kende de relative masser af atomer, blev atommasseenheden (amu) introduceret som en tolvtedel af et carbon 12-isotopatom; nogenlunde massen af en proton eller neutron. På denne måde var kulstof kendt for at være tolv gange tungere end brint; hvad svarer til at sige, 12C vejer 12u, og 1H vejer 1 u.
Men hvor meget masse svarer en amu virkelig til? Hvordan ville det også være muligt at måle massen af sådanne små partikler? Derefter kom ideen om gramatomet og grammolekylet, som senere blev erstattet af muldvarpen. Disse enheder forbandt bekvemt gram med amu som følger:
12 g 12C = N ma
Et antal N-atomer på 12C, ganget med sin atommasse, giver en værdi numerisk identisk med den relative atommasse (12 amu). Derfor er 12 g 12C svarede til et gram atom; 16 g 16Eller til et gramatom af ilt; 16 g CH4, et gram-molekyle til methan og så videre med andre grundstoffer eller forbindelser.
Gramatomet og grammolekylet bestod snarere end enheder af molmasserne af henholdsvis atomerne og molekylerne..
Således bliver definitionen af en mol: den enhed, der er angivet for antallet af atomer til stede i 12 g rent carbon-12 (eller 0,012 kg). Og for sin del blev N tilfældigvis betegnet som NTIL.
Så Avogadros antal består formelt af antallet af atomer, der udgør sådanne 12 g carbon 12; og dens enhed er muldvarpen og dens derivater (kmol, mmol, lb-mol osv.).
Molmasser er molekylære (eller atomare) masser udtrykt som en funktion af mol.
For eksempel er den molære masse af Oto er 32 g / mol; en mol iltmolekyler har en masse på 32 g og et molekyle Oto den har en molekylvægt på 32 u. Tilsvarende er den molære masse af 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 meget koster en muldvarp? Hvad er værdien af NTIL så at atom- og molekylmasserne har samme numeriske værdi som molmasserne? For at finde ud af skal følgende ligning løses:
12 g 12C = NTILMa
Men mor er 12 uma.
12 g 12C = NTIL12uma
Hvis det vides, hvor meget en amu er værd (1.667 10-24 g), kan du direkte beregne NTIL:
NTIL = (12 g / 2 10-2. 3g)
= 5.998 102. 3 atomer af 12C
Er dette nummer identisk med det, der blev vist i begyndelsen af artiklen? Nej. Selvom decimaler arbejder mod hinanden, er der meget mere præcise beregninger for at bestemme NTIL.
Hvis definitionen af en mol tidligere er kendt, især en mol af elektroner og den elektriske ladning, de bærer (ca. 96.500 C / mol), idet man kender ladningen for en individuel elektron (1,602 × 10−19C), kan du beregne NTIL også på denne måde:
NTIL = (96500 C / 1,602 × 10−19C)
= 6.0237203 102. 3 elektroner
Denne værdi ser endnu bedre ud.
En anden måde at beregne den på er røntgenkrystallografiske teknikker ved hjælp af en 1 kg ultrarent siliciumkugle. Til dette anvendes formlen:
NTIL = n(Veller/ Vm)
Hvor n er antallet af atomer til stede i enhedens celle af en siliciumkrystal (n= 8) og Veller og Vm er henholdsvis enhedscellen og molære volumener. At kende variablerne for siliciumkrystallen, kan Avogadro-nummeret beregnes ved denne metode.
Avogadros nummer tillader i det væsentlige at udtrykke de afgrundige mængder af elementære partikler i enkle gram, som kan måles i analytiske eller rudimentære balancer. Ikke kun dette: hvis en atomegenskab ganges med NTIL, dens manifestation opnås ved makroskopiske skalaer, der er synlige i verden og med det blotte øje.
Derfor og med god grund siges dette tal at fungere som en bro mellem det mikroskopiske og det makroskopiske. Det findes ofte især i fysisk-kemi, når man prøver at forbinde opførsel af molekyler eller ioner med deres fysiske faser (væske, gas eller faststof).
I beregningsafsnittet blev to eksempler på øvelser behandlet ved hjælp af NTIL. Så fortsætter vi med at løse yderligere to.
Hvad er massen af et molekyle af HtoELLER?
Hvis dets molære masse vides at være 18 g / mol, så er et mol H-molekylertoEller den har en masse på 18 gram; men spørgsmålet henviser til et individuelt molekyle alene. For derefter at beregne dens masse anvendes konverteringsfaktorerne:
(18 g / mol HtoO) · (mol HtoO / 6.02 102. 3 H-molekylertoO) = 2,99 · 10-2. 3 g / molekyle HtoELLER
Det vil sige et molekyle af HtoEller det har en masse på 2,99 · 10-2. 3 g.
Hvor mange atomer af dysprosiummetal (Dy) vil indeholde et stykke af det, hvis masse er 26 g?
Atommassen af dysprosium er 162,5 u, svarende til 162,5 g / mol ved hjælp af Avogadros nummer. Igen fortsætter vi med konverteringsfaktorerne:
(26 g) · (mol Dy / 162,5 g) · (6,02 · 102. 3 atomer Dy / mol Dy) = 9,63 · 1022 Dy-atomer
Denne værdi er 0,16 gange mindre end NTIL (9,63 · 1022/ 6.02 102. 3), og derfor har stykket 0,16 mol dysprosium (også i stand til at beregne med 26 / 162,5).
Endnu ingen kommentarer