Avogadro -nummerhistoria, enheter, hur det beräknas, använder användningar

han Avogadronummer Det är en som indikerar hur många partiklar som utgör en mol av materia. Det är normalt betecknat med symbol n_TILL eller L, och har en extraordinär storlek: 6,02 · 10²³, skriven i vetenskaplig notation; Om det inte används, måste du skriva komplett: 6020000000000000000000.

För att undvika och underlätta dess användning är det bekvämt att hänvisa till Avogadros nummer genom att kalla det mol; Detta är namnet som tar emot enheten som motsvarar sådana partiklar (atomer, protoner, neutroner, elektroner etc.). Således, om ett dussin motsvarar 12 enheter, täcker en mol n_TILL enheter, förenkla stökiometriska beräkningar.

Avogadro -numret skrivet i vetenskaplig notation. Källa: Phaney [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)]

Matematiskt kanske avogadro -numret inte är det största av alla; Men utanför vetenskapsområdet, använd det för att indikera att mängden för alla objekt skulle överskrida gränserna för mänsklig fantasi.

Till exempel skulle en mullvad pennor innebära tillverkning av 6,02 · 10²³ enheter, lämnar jordförsöket utan dina växtlungor. Liksom detta hypotetiska exempel finns många andra i överflöd, som gör det möjligt att skymta storslagenhet och tillämpbarhet av detta antal för astronomiska mängder.

Utan_TILL Och molan hänvisar till orimliga mängder av någonting, vad som är nytta inom vetenskapen? Som nämnts i början: de tillåter "räkning" mycket små partiklar, vars antal är oerhört stora även i obetydliga mängder materia.

Den minsta droppen av en flytande husar miljarder partiklar, liksom den mest löjliga mängden av ett visst fast ämne som kan vägas i viss balans.

För att inte ta till vetenskapliga notationer kommer molen att hjälpa, vilket indikerar hur mycket, mer eller mindre, den har ett ämne eller förening med avseende på N_TILL. Till exempel motsvarar 1 g silver cirka 9 · 10^-3 mol; Med andra ord_TILL (5,6 · 10^tjugoett Agatomer, ungefär).

[TOC]

Historia

Amedeo avogadroinspirationer

Vissa tror att Avogadros nummer var en konstant bestämd av Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro från Quaregna och Cerreto, bättre känd som Ameedee Avogadro; Men detta forskare-abogat, tillägnad att studera egenskaperna hos gaser och inspirerade av verk av Dalton och Gay-Lussac, var inte den som introducerade N_TILL.

Dalton, Amadeo Avogadro fick veta att gasmassorna kombineras eller reagerar i ständiga proportioner. Till exempel reagerar en massa väte helt med åtta gånger högre syre; När en sådan andel inte uppfylldes förblev en av de två gaserna i överflöd.

Gay-Lussac, å andra sidan, lärde sig att gasvolymer reagerar genom att upprätthålla en fast relation. Således reagerar två volymer väte med en av syre för att producera två volymer vatten (i form av ånga, med tanke på de höga temperaturerna som genereras).

Kan tjäna dig: Chrome Oxide (III): Struktur, nomenklatur, egenskaper, användningar

Molekylhypotes

1811 kondenserade Avogadro sina idéer för att formulera sin molekylhypotes, där han förklarade att avståndet som skiljer de gasformiga molekylerna är konstant så länge trycket eller temperaturen inte förändras. Detta avstånd definierar då den volym som en gas kan uppta i en utbyggbar barriärer (till exempel en ballong).

Således, med tanke på en massa gas a, m_TILL, och en massa gas B, M_B, m_TILL och M_B De kommer att ha samma volym under normala förhållanden (t = 0 ° C och p = 1 atm) om båda idealiska gaser har samma antal molekyler; Detta var hypotesen, idag lag, av Avogadro.

Från sina observationer drog han också till att förhållandet mellan gastätheter, igen till och B, är detsamma som för hans relativa molekylmassor (ρ_TILL/ρ_B = M_TILL/M_B).

Hans största framgång var att introducera termen "molekyl" som för närvarande är känd. Avogadrobehandlat väte, syre och vatten som molekyler och inte som atomer.

Femtio år senare

Idén om dess diatomiska molekyler fann starkt resistens bland kemisterna under 1800 -talet. Medan Amadeo Avogadro gav fysikklasser vid University of Turin, var hans arbete inte särskilt väl accepterat och, under skuggan av experiment och observationer av kemikalier av större känd, begravdes hans hypotes i femtio år.

Inte ens bidraget från den välkända forskaren André Ampere, som stödde Avogadros hypotes, räckte för att kemikalier allvarligt kan överväga det

Det var inget annat än i Karlsruhe -kongressen, Tyskland 1860, som den unga italienska kemisten, Stanislao Cannizzaro, räddade Avogadros arbete som svar på kaos på grund av bristen på atommassor och pålitliga och solida kemiska ekvationer.

Termens födelse

Det som är känt av 'Avogadro Number' introducerades av den franska fysikern Jean Baptiste Perrin, nästan hundra år senare. Bestämd ungefärlig n_TILL Genom olika metoder från hans arbete med den browniska rörelsen.

Vad är och enheter

Atom-gram och molekylgramm

Avogadro -numret och mol är relaterade; Den andra fanns emellertid före den första.

Känd de relativa massorna av atomer infördes atommassenheten (UMA) som den tolv delen av en atom av kolisotop 12; ungefär massan av en proton eller neutron. På detta sätt var det känt att kol var tolv gånger tyngre än väte; Vad är likvärdigt att säga, ¹²C väger 12U, och ¹H wes 1 u.

Men hur mycket massa är en UMA verkligen lika? Dessutom, vad skulle vara möjligt att mäta degen till sådana små partiklar? Sedan uppstod det från idén om atom-gram och molekyl-gram, som därefter ersattes av mol. Dessa enheter kopplade bekvämt gram med UMA enligt följande:

Kan tjäna dig: ammoniumoxalat

12 g ¹²C = n · ma

Ett antal N -atomer av ¹²C, multiplicerad med dess atommassa, ger ett numeriskt identiskt värde för den relativa atommassan (12 UMA). Därför 12 g ¹²C motsvarade ett atom-gram; 16 g ¹⁶Eller, till en atom-spell av syre; 16 g Cho₄, Ett molekyl-gram för metan och därmed med andra element eller föreningar.

Molära massor och mol

Atom-gram och molekyl-gram, mer än enheter, bestod av de molära massorna av atomer respektive molekyler.

Således är MOL: s definition: enheten som anges för antalet atomer närvarande i 12 g rent kol (eller 0,012 kg). Och för sin del fortsatte N att beteckna som n_TILL.

Sedan består avogadro -antalet formellt av antalet atomer som utgör sådana 12 g kol 12; Och dess enhet är mol och dess derivat (kmol, mmol, lb-mol, etc.).

Molmassorna är molekylära (eller atomiska) massor uttryckta enligt mullvad.

Till exempel den molmassan för O₂ Det är 32 g/mol; det vill säga en mol av syremolekyler har en massa av 32 g och en molekyl av eller₂ Den har en molekylmassa på 32 u. Likaså är den molmassan av H 1 g/mol: En mol H har en massa på 1 g, och en atom av H har en atommassa på 1 U.

Hur avogadro -nummer beräknas

Hur mycket kostar en mol? Vilket värde gör n_TILL så att atom- och molekylmassor har samma numeriska värde som molmassor? För att veta måste följande ekvation lösas:

12 g ¹²C = n_TILLMa

Men Ma är 12 Uma.

12 g ¹²C = n_TILL· 12um

Om du vet hur mycket en UMA är värd (1 667 10^-24 g), du kan direkt beräkna n_TILL:

N_TILL = (12g/2 · 10^-23g)

= 5 998 · 10²³ atomer av ¹²C

Är detta nummer identiskt med början på artikeln identisk? Nej. Medan decimaler spelar mot finns det många fler exakta beräkningar för att bestämma n_TILL.

Mer exakta mätmetoder

Om definitionen av en mol tidigare är känd, särskilt en mol av elektroner och den elektriska laddningen de bär (cirka 96500 c/mol), känner till belastningen på en individuell elektron (1.602 × 10⁻¹⁹C), du kan beräkna n_TILL Också på detta sätt:

N_TILL = (96500 c/1.602 × 10⁻¹⁹C)

= 6.0237203 · 10²³ elektroner

Detta värde ser ännu bättre ut.

Ett annat sätt att beräkna den består av X -Sray -kristallografiska tekniker med hjälp av en 1 kg ultra ren kiselsfär. För att göra detta används formeln:

N_TILL = n(V_eller/V_m)

Var n Det är antalet atomer som finns i enhetscellen i ett kiselglas (n= 8) och v_eller och v_m är volymerna i enhetscellen respektive molär. Genom att känna till variablerna för kiselkristall kan du beräkna Avogadro -numret med denna metod.

Det kan tjäna dig: kaliumtiocyanat (KSCN): struktur, egenskaper, användningar

Ansökningar

Avogadro -numret gör det möjligt att uttrycka de abysmala mängderna av elementära partiklar i enkla gram, som kan mätas i analytiska eller rudimentära skalor. Inte bara detta: Om en atomegenskap multipliceras med N_TILL, Dess manifestation kommer att erhållas vid makroskopiska skalor, synliga i världen och med blotta ögat.

Därför, och med stor anledning, sägs det att detta nummer fungerar som en bro mellan mikroskopiska och makroskopiska. Det finns ofta särskilt i fysikaliski, när man försöker koppla beteendet hos molekyler eller joner med det i deras fysiska faser (flytande, läsk eller fast).

Löst övningar

I beräkningarna behandlades avsnitt två exempel på övningar med N_TILL. Därefter kommer två andra att lösas.

Övning 1

Vad är massan av en H -molekyl₂ANTINGEN?

Om det är känt att dess moldeg är 18 g/mol, är en mol av H -molekyler₂Eller har en massa på 18 gram; Men frågan hänvisar till en individuell molekyl, ensam. För att beräkna är dess massa gjord av omvandlingsfaktorer:

(18g/mol h₂O) · (mol h₂O/6.02 · 10²³ H₂O) = 2,99 · 10^-23 G/Molecula H₂ANTINGEN

Det vill säga en H -molekyl₂Eller den har en massa på 2,99 · 10^-23 g.

Övning 2

Hur många metallatomer disposio (dy) kommer att innehålla en bit av samma vars massa är 26 g?

Atomdegen för disposio är 162,5 U, lika med 162,5 g/mol med hjälp av Avogadro -numret. Återigen genomförs omvandlingsfaktorerna:

(26 g) · (mol dy/162,5 g) · (6,02 · 10²³ Atomer dy/mol dy) = 9,63 · 10²² atomer dy

Detta värde är 0,16 gånger mindre än n_TILL (9,63 · 10²²/6.02 · 10²³), Och därför har detta stycke 0,16 mol Tennium (också kan beräkna med 26/162.5).

Referenser

1. Wikipedia. (2019). Avogadrokonstant. Hämtad från: i.Wikipedia.org
2. Atteberry Jonathan. (2019). Vad är Avogadros nummer? HowStuffwork. Återhämtat sig från: vetenskap.HowStuffwork.com
3. Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang och Jacob Gomez. (02 maj 2019). Mullvad och Avogadros konstant. Kemi librettexts. Återhämtad från: kem.Librettexts.org
4. Mullvaddag. (s.F.). Historien om Avogadros nummer: 6.02 gånger 10 till 23^Rd. Återhämtat sig från: Moleday.org
5. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (6 januari 2019). Experimentell bestämning av Avogadros nummer. Återhämtat sig från: tankco.com
6. Tomás Germán. (s.F.). Avogadronummer. Domingo Miral. Återhämtat sig från: iesdmjac.Utbildare.Aragon.är
7. Joaquín San Frutos Fernández. (s.F.). Avogadro -nummer och molkoncept. Återhämtat sig från: Encina.pntisk.Mec.är
8. Bernardo Herradón. (3 september 2010). Karlsruhe kongress: 150 år. Återhämtat sig från: madrimasd.org
9. George m. Bodnare. (16 februari 2004). Hur bestämdes Avogadros nummer? Vetenskaplig amerikan. Återhämtat sig från: Scientific American.com