Avogadro -nummergeschiedenis, eenheden, hoe het wordt berekend, gebruikt, gebruikt

Hij Avogadro -nummer Het is er een die aangeeft hoeveel deeltjes een mol materie vormen. Het wordt normaal aangeduid met symbool n_NAAR of L, en heeft een buitengewone grootte: 6.02 · 10²³, geschreven in wetenschappelijke notatie; Als het niet wordt gebruikt, moet u compleet schrijven: 60200000000000000000.

Om het gebruik ervan te voorkomen en te vergemakkelijken, is het handig om te verwijzen naar het nummer van Avogadro door het mol te noemen; Dit is de naam die de eenheid ontvangt die overeenkomt met dergelijke deeltjes (atomen, protonen, neutronen, elektronen, enz.)). Dus als een dozijn overeenkomt met 12 eenheden, bedekt een mol N_NAAR eenheden, vereenvoudiging van stoichiometrische berekeningen.

Het Avogadro -nummer geschreven in wetenschappelijke notatie. Bron: Phaney [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)]

Wiskundig is het Avogadro -nummer mogelijk niet de grootste van allemaal; Maar buiten het veld van de wetenschap, gebruik het om aan te geven dat de hoeveelheid object de grenzen van de menselijke verbeelding zou overschrijden.

Een mol potloden zou bijvoorbeeld de productie van 6,02 · 10 impliceren²³ eenheden, waardoor de aarde een poging achterlaat zonder uw plantenlongen. Net als dit hypothetische voorbeeld zijn er vele anderen in overvloed, waardoor de pracht en toepasbaarheid van dit aantal een kijkje kan nemen voor astronomische hoeveelheden.

Zonder_NAAR En de mol verwijst naar exorbitante hoeveelheden van alles, wat is nut in de wetenschap? Zoals in het begin vermeld: ze staan ​​"tellen" zeer kleine deeltjes toe, waarvan de cijfers ongelooflijk enorm zijn, zelfs in onbeduidende hoeveelheden materie.

De kleinste daling van een vloeibare huisvest miljarden deeltjes, evenals de meest belachelijke hoeveelheid van een bepaalde vaste stof die in een of andere balans kan worden gewogen.

Om geen toevlucht te nemen tot wetenschappelijke notaties, komt de mol helpen, wat aangeeft hoeveel, min of meer een stof of verbinding heeft met betrekking tot n_NAAR. 1 g zilver komt bijvoorbeeld overeen met ongeveer 9 · 10^-3 mol; Met andere woorden_NAAR (5.6 · 10^eenentwintig Ag atomen, ongeveer).

[TOC]

Geschiedenis

Amedeo Avogadro Inspiraties

Sommige mensen geloven dat het nummer van Avogadro een constante was bepaald door Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro van Quaregna en Cerreto, beter bekend als Amedee Avogadro; Dit wetenschapper-Abogate, echter toegewijd aan het bestuderen van de eigenschappen van gassen, en geïnspireerd door de werken van Dalton en Gay-Lussac, was niet degene die de n introduceerde_NAAR.

Dalton, Amadeo Avogadro leerde dat gasmassa worden gecombineerd of in constante verhoudingen worden reageren. Een massa waterstof reageert bijvoorbeeld volledig met een acht keer hogere zuurstof; Toen niet aan een dergelijke verhouding werd voldaan, bleef een van de twee gassen overtollig.

Gay-Lussac daarentegen leerde dat gasvolumes reageren door een vaste relatie te onderhouden. Aldus reageren twee volumes waterstof met een van zuurstof om twee volumes water te produceren (in de vorm van stoom, gezien de gegenereerde hoge temperaturen).

Kan u van dienst zijn: chroomoxide (iii): structuur, nomenclatuur, eigenschappen, gebruik

Moleculaire hypothese

In 1811 condenseerde Avogadro zijn ideeën om zijn moleculaire hypothese te formuleren, waarin hij uitlegde dat de afstand die de gasvormige moleculen scheidt constant is, zolang de druk of temperatuur niet verandert. Deze afstand definieert dan het volume dat een gas kan bezetten in een uitbreidbare barrières (bijvoorbeeld een ballon).

Dus gegeven een massa gas a, m_NAAR, en een massa gas B, m_B, M_NAAR en M_B Ze hebben hetzelfde volume in normale omstandigheden (t = 0ºC en p = 1 atm) als beide ideale gassen hetzelfde aantal moleculen hebben; Dit was de hypothese, vandaag wet, van Avogadro.

Uit zijn observaties leidde hij ook aan dat de relatie tussen gasdichtheden, opnieuw tot en B, dezelfde is als die van zijn relatieve moleculaire massa's (ρ_NAAR/ρ_B = M_NAAR/M_B)).

Zijn grootste succes was om de term 'molecuul' te introduceren zoals momenteel bekend is. Avogadro behandelde waterstof, zuurstof en water als moleculen en niet als atomen.

Vijftig jaar later

Het idee van zijn diatomee moleculen vond een sterke weerstand onder de chemici van de negentiende eeuw. Hoewel Amadeo Avogadro natuurkundelessen gaf aan de Universiteit van Turijn, was zijn werk niet erg goed geaccepteerd en, onder de schaduw van experimenten en observaties van chemicaliën van grotere gerenommeerde, werd zijn hypothese al vijftig jaar begraven.

Zelfs de bijdrage van de goed bekende wetenschapper André Ampere, die de hypothese van Avogadro ondersteunde, was niet voldoende voor chemicaliën om het serieus te overwegen

Het was niets anders dan in het Karlsruhe -congres, Duitsland van 1860, dat de jonge Italiaanse chemicus, Stanislao Cannizzaro, het werk van Avogadro redde in reactie op chaos vanwege het gebrek aan atomaire massa's en betrouwbare en vaste chemische vergelijkingen.

De geboorte van de termijn

Wat bekend staat door 'Avogadro Number' werd geïntroduceerd door de Franse fysicus Jean Baptiste Perrin, bijna honderd jaar later. Bepaald bij benadering n_NAAR Door verschillende methoden uit zijn werk aan de Brownse beweging.

Wat is en eenheden

Atom-gram en molecuul-gram

Het Avogadro -nummer en de mol zijn gerelateerd; De tweede bestond echter vóór de eerste.

Bekend de relatieve massa's van atomen, werd de atomaire massa -eenheid (UMA) geïntroduceerd als het twaalf deel van een atoom van koolstofisotoop 12; ongeveer de massa van een proton of neutron. Op deze manier was het bekend dat koolstof twaalf keer zwaarder was dan waterstof; Wat is equivalent om te zeggen, ¹²C weegt 12U, en ¹H wes 1 u.

Hoeveel massa is echter een UMA echt gelijk? Wat zou bovendien mogelijk zijn om het deeg te meten tot zulke kleine deeltjes? Toen ontstond het uit het idee van het atoom-gram en molecuul-gram, die vervolgens werden vervangen door de mol. Deze eenheden verbonden de gram gemakkelijk met de UMA als volgt:

Kan u van dienst zijn: ammoniumoxalaat

12 g ¹²C = N · MA

Een aantal n atomen van ¹²C, vermenigvuldigd met zijn atoommassa, geeft een numeriek identieke waarde aan de relatieve atoommassa (12 uma). Daarom 12 g van ¹²C was gelijk aan een atoomgram; 16 g van ¹⁶Of, tot een atoom-spell van zuurstof; 16 g cho₄, Een molecuul-gram voor methaan, en dus met andere elementen of verbindingen.

Molaire massa's en mol

Het atoom-gram en molecuul-gram bestonden meer dan eenheden, respectievelijk uit de molaire massa's van atomen en moleculen.

De definitie van Mol is dus: de eenheid die is aangewezen voor het aantal atomen dat aanwezig is in 12 g zuivere koolstof (of 0,012 kg). En van zijn kant duidde N op als n_NAAR.

Vervolgens bestaat het Avogadro -nummer formeel uit het aantal atomen dat zo'n 12 g koolstof 12 uitmaakt; En de eenheid is de mol en zijn derivaten (kmol, mmol, lb-mol, enz.)).

De molaire massa's zijn moleculaire (of atomaire) massa's uitgedrukt volgens mol.

Bijvoorbeeld de molaire massa van de O₂ Het is 32 g/mol; dat wil zeggen, een mol zuurstofmoleculen heeft een massa van 32 g en een molecuul van of₂ Het heeft een moleculaire massa van 32 u. Evenzo is de molaire massa van H 1 g/mol: één mol van H heeft een massa van 1 g, en een atoom van H heeft een atoommassa van 1 u.

Hoe Avogadro -nummer wordt berekend

Hoeveel is één mol? Welke waarde doet n_NAAR zodat atomaire en moleculaire massa's dezelfde numerieke waarde hebben als molaire massa's? Om te weten, moet de volgende vergelijking worden opgelost:

12 g ¹²C = n_NAAR· MA

Maar ma is 12 uma.

12 g ¹²C = n_NAAR· 12um

Als je weet hoeveel een UMA waard is (1.667 10^-24 g), u kunt N_NAAR:

N_NAAR = (12G/2 · 10^-23G)

= 5.998 · 10²³ atomen van ¹²C

Is dit nummer identiek aan het begin van het artikel identiek? Nee. Terwijl decimalen tegen spelen, zijn er nog veel meer precieze berekeningen om n te bepalen_NAAR.

Meer precieze meetmethoden

Als de definitie van een mol eerder bekend is, vooral één mol elektronen en de elektrische lading die ze dragen (ongeveer 96500 c/mol), wetende de belasting van een individueel elektron (1.602 × 10⁻¹⁹C), u kunt n berekenen_NAAR Ook op deze manier:

N_NAAR = (96500 c/1.602 × 10⁻¹⁹C)

= 6.0237203 · 10²³ elektronen

Deze waarde ziet er nog beter uit.

Een andere manier om het te berekenen bestaat uit x -ray kristallografische technieken, met behulp van een ultra pure siliconen bol van 1 kg. Om dit te doen, wordt de formule gebruikt:

N_NAAR = N(V_of/V_M))

Waar N Het is het aantal atomen dat aanwezig is in de eenheidscel van een siliciumglas (N= 8), en V_of en v_M zijn respectievelijk de volumes van de eenheidscel en kies. Als u de variabelen voor siliciumkristal kent, kunt u het Avogadro -nummer berekenen volgens deze methode.

Het kan u van dienst zijn: kalium tiocyanaat (kscn): structuur, eigenschappen, gebruik

Toepassingen

Het Avogadro -nummer maakt het mogelijk om de verschrikkelijke hoeveelheden elementaire deeltjes in eenvoudige gram tot expressie te brengen, die kunnen worden gemeten in analytische of rudimentaire schalen. Niet alleen dit: als een atomaire eigenschap wordt vermenigvuldigd met n_NAAR, De manifestatie ervan zal worden verkregen op macroscopische schalen, zichtbaar in de wereld en met het blote oog.

Daarom, en met grote reden, wordt gezegd dat dit aantal werkt als een brug tussen de microscopische en de macroscopische. Het wordt vaak vooral aangetroffen in de fysicochemie, bij het proberen het gedrag van moleculen of ionen te koppelen aan dat van hun fysieke fasen (vloeistof, frisdrank of vaste stof).

Opgeloste oefeningen

In het gedeelte Berekeningen werden twee voorbeelden van oefeningen aangepakt met behulp van N_NAAR. Vervolgens zullen twee anderen worden opgelost.

Oefening 1

Wat is de massa van een H -molecuul₂OF?

Als het bekend is dat het molaire deeg 18 g/mol is, dan is een mol H -moleculen₂Of heeft een massa van 18 gram; Maar de vraag verwijst alleen naar een individueel molecuul, alleen. Om te berekenen, is de massa ervan gemaakt van conversiefactoren:

(18 g/mol h₂O) · (mol h₂O/6.02 · 10²³ H₂O) = 2,99 · 10^-23 G/molecula h₂OF

Dat wil zeggen een H -molecuul₂Of het heeft een massa van 2,99 · 10^-23 G.

Oefening 2

Hoeveel metaalatomen disposio (DY) zal een stuk van dezelfde bevatten waarvan de massa 26 g is?

Het atoomdeeg van de disposio is 162,5 u, gelijk aan 162,5 g/mol met behulp van het Avogadro -nummer. Nogmaals, de conversiefactoren worden uitgevoerd:

(26 g) · (mol dy/162.5g) · (6.02 · 10²³ atomen dy/mol dy) = 9.63 · 10²² atomen dy

Deze waarde is 0,16 keer kleiner dan n_NAAR (9.63 · 10²²/6.02 · 10²³), En daarom heeft dit stuk 0,16 mol tennium (ook in staat om te berekenen met 26/162.5).

Referenties

1. Wikipedia. (2019). Avogadro constant. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
2. Atteberry Jonathan. (2019). Wat is het nummer van Avogadro? Howstuffwork. Hersteld van: Wetenschap.Howstuffwork.com
3. Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang en Jacob Gomez. (2 mei 2019). De constante van de mol en Avogadro. Chemistry Libhethexts. Hersteld van: chem.Librhetxts.borg
4. Mol dag. (S.F.)). De geschiedenis van het nummer van Avogadro: 6.02 keer 10 tot 23^Rd. Hersteld van: Moleday.borg
5. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (6 januari 2019). Experimentele bepaling van het nummer van Avogadro. Hersteld van: Thoughtco.com
6. Tomás Germán. (S.F.)). Avogadro -nummer. IES Domingo Miral. Hersteld van: IESDMJAC.Onderwijzer.Aragon.is
7. Joaquín San Frutos Fernández. (S.F.)). Avogadro -nummer en Mol -concept. Hersteld van: Encina.pntisch.MEC.is
8. Bernardo Herradón. (3 september 2010). Karlsruhe Congres: 150 jaar. Hersteld van: Madrimasd.borg
9. George M. Bodner. (16 februari 2004). Hoe werd het nummer van Avogadro bepaald?? Wetenschappelijke Amerikaan. Hersteld van: Scientific American.com