- Sejarah
- Inspirasi Amedeo Avogadro
- Hipotesis molekul
- Lima puluh tahun kemudian
- Kelahiran istilah
- Apa yang terdiri daripada dan unit
- Atom-gram dan molekul-gram
- Jisim mol dan mol
- Bagaimana bilangan Avogadro dikira
- Kaedah pengukuran yang lebih tepat
- Permohonan
- Latihan yang diselesaikan
- Latihan 1
- Latihan 2
- Rujukan
Yang nombor Avogadro adalah salah satu yang menunjukkan berapa banyak zarah terdiri daripada satu mol perkara. Ia biasanya dilambangkan dengan simbol N A atau L, dan mempunyai magnitud luar biasa: 6.02 · 10 23 , ditulis dalam notasi saintifik; jika tidak digunakan, ia mesti ditulis dengan lengkap: 602000000000000000000000.
Untuk mengelakkan dan memudahkan penggunaannya, lebih mudah merujuk kepada nombor Avogadro yang menyebutnya mol; ini adalah nama yang diberikan kepada unit yang sepadan dengan kuantiti zarah (atom, proton, neutron, elektron, dll.). Oleh itu, jika selusin sepadan dengan 12 unit, tahi lalat merangkumi unit N A , mempermudah pengiraan stoikiometrik.
Nombor Avogadro ditulis dalam notasi saintifik. Sumber: PRHaney
Secara matematik, bilangan Avogadro mungkin bukan yang terbesar; tetapi di luar bidang sains, menggunakannya untuk menunjukkan kuantiti objek apa pun akan melebihi had imaginasi manusia.
Sebagai contoh, sebatang mol pensil akan melibatkan pembuatan 6.02 · 10 23 unit, meninggalkan Bumi tanpa paru-paru tumbuhan dalam prosesnya. Seperti contoh hipotetis ini, banyak yang lain banyak, yang dapat melihat sekilas tentang keagungan dan penerapan nombor ini untuk kuantiti astronomi.
Sekiranya N A dan tahi lalat merujuk pada jumlah yang berlebihan, bagaimana berguna dalam sains? Seperti yang dinyatakan pada awalnya: mereka membolehkan anda "mengira" zarah-zarah yang sangat kecil, jumlahnya sangat besar walaupun dalam jumlah jirim.
Titisan cecair terkecil mengandungi berbilion zarah, serta kuantiti pepejal yang paling tidak masuk akal yang dapat ditimbang pada keseimbangan apa pun.
Tidak menggunakan notasi saintifik, tahi lalat yang datang dalam sokongan, yang menunjukkan berapa banyak, lebih atau kurang, ia adalah bahan atau kompaun kepada N A . Sebagai contoh, 1 g perak sepadan dengan kira-kira 9 · 10 -3 mol; Dengan kata lain, hampir seperseratus N A (5.6 · 10 21 atom Ag, kira-kira) "menghuni" gram itu .
Sejarah
Inspirasi Amedeo Avogadro
Sebilangan orang percaya bahawa nombor Avogadro adalah pemalar yang ditentukan oleh Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro dari Quaregna dan Cerreto, yang lebih dikenali sebagai Amedeo Avogadro; Walau bagaimanapun, ini saintis-peguam, dikhaskan untuk mengkaji sifat-sifat gas, dan diilhamkan oleh kerja-kerja Dalton dan Gay-Lussac bukan yang memperkenalkan N A .
Dari Dalton, Amadeo Avogadro mengetahui bahawa jisim gas bergabung atau bertindak balas dalam kadar tetap. Sebagai contoh, jisim hidrogen bertindak balas sepenuhnya dengan jisim oksigen lapan kali lebih besar; apabila bahagian ini tidak dipenuhi, salah satu daripada dua gas tersebut tetap berlebihan.
Dari Gay-Lussac, sebaliknya, dia mengetahui bahawa jumlah gas bertindak balas dalam hubungan yang tetap. Oleh itu, dua isipadu hidrogen bertindak balas dengan satu oksigen untuk menghasilkan dua isi padu air (dalam bentuk wap, memandangkan suhu tinggi yang dihasilkan).
Hipotesis molekul
Pada tahun 1811 Avogadro memendekkan ideanya untuk merumuskan hipotesis molekulnya, di mana dia menjelaskan bahawa jarak yang memisahkan molekul gas adalah tetap selagi tekanan dan suhu tidak berubah. Oleh itu, jarak ini menentukan isipadu yang dapat ditempati oleh gas di dalam bekas dengan halangan yang boleh diperluas (misalnya, belon).
Oleh itu, dengan jisim gas A, m A , dan jisim gas B, m B , m A dan m B akan mempunyai isipadu yang sama dalam keadaan normal (T = 0ºC, dan P = 1 atm) jika kedua-dua gas ideal mempunyai bilangan molekul yang sama; ini adalah hipotesis, sekarang ini undang-undang, Avogadro.
Dari pemerhatiannya, dia juga menyimpulkan bahawa hubungan antara ketumpatan gas, sekali lagi A dan B, sama dengan jisim molekul relatifnya (ρ A / ρ B = M A / M B ).
Kejayaan terbesarnya adalah memperkenalkan istilah 'molekul' seperti yang diketahui sekarang. Avogadro memperlakukan hidrogen, oksigen, dan air sebagai molekul dan bukan sebagai atom.
Lima puluh tahun kemudian
Idea molekul diatomiknya mendapat tentangan kuat di kalangan ahli kimia pada abad ke-19. Walaupun Amadeo Avogadro mengajar fizik di University of Turin, karyanya tidak diterima dengan baik dan, di bawah bayangan eksperimen dan pemerhatian oleh ahli kimia yang lebih terkenal, hipotesisnya dikuburkan selama lima puluh tahun.
Malah sumbangan saintis terkenal André Ampere, yang menyokong hipotesis Avogadro, tidak cukup bagi ahli kimia untuk mempertimbangkannya dengan serius.
Tidak sampai Kongres Karlsruhe, Jerman pada tahun 1860, ahli kimia muda Itali, Stanislao Cannizzaro, menyelamatkan karya Avogadro sebagai tindak balas kepada kekacauan kerana kekurangan massa atom dan persamaan kimia yang dipercayai dan kukuh.
Kelahiran istilah
Apa yang dikenali sebagai 'nombor Avogadro' diperkenalkan oleh ahli fizik Perancis Jean Baptiste Perrin, hampir seratus tahun kemudian. Dia menentukan pendekatan N A melalui pelbagai kaedah dari karyanya pada gerakan Brownian.
Apa yang terdiri daripada dan unit
Atom-gram dan molekul-gram
Nombor dan tahi lalat Avogadro berkaitan; namun, yang kedua wujud sebelum yang pertama.
Mengetahui jisim atom yang relatif, unit jisim atom (amu) diperkenalkan sebagai satu belas kedua atom isotop karbon 12; kira-kira jisim proton atau neutron. Dengan cara ini, karbon diketahui dua belas kali lebih berat daripada hidrogen; yang bermaksud, 12 C berat 12u, dan 1 H berat 1 u.
Namun, berapakah jisim satu amu yang sama? Juga, bagaimana mungkin untuk mengukur jisim zarah-zarah kecil seperti itu? Kemudian muncul idea gram-atom dan gram-molekul, yang kemudian digantikan oleh tahi lalat. Unit-unit ini menghubungkan gram dengan amu dengan mudah seperti berikut:
12 g 12 C = N ma
Sebilangan atom 12 C N , didarabkan dengan jisim atomnya, memberikan nilai secara numerik sama dengan jisim atom relatif (12 amu). Oleh itu, 12 g 12 C menyamai satu gram atom; 16 g 16 O, hingga satu gram atom oksigen; 16 g CH 4 , satu gram molekul untuk metana, dan seterusnya dengan unsur atau sebatian lain.
Jisim mol dan mol
Atom gram dan molekul gram, bukan unit, masing-masing terdiri daripada jisim molar atom dan molekul.
Oleh itu, definisi mol menjadi: unit yang ditentukan untuk bilangan atom yang terdapat dalam 12 g karbon tulen 12 (atau 0.012 Kg). Dan sementara itu, beliau menjadi ditandakan N N A .
Oleh itu, bilangan Avogadro terdiri secara formal dari jumlah atom yang membentuk 12 g karbon 12; dan unitnya adalah tahi lalat dan turunannya (kmol, mmol, lb-mol, dll.).
Massa molar adalah jisim molekul (atau atom) yang dinyatakan sebagai fungsi mol.
Contohnya, jisim molar O 2 ialah 32g / mol; iaitu mol molekul oksigen mempunyai jisim 32 g, dan molekul O 2 mempunyai jisim molekul 32 u. Begitu juga, jisim molar H ialah 1g / mol: satu mol atom H mempunyai jisim 1 g, dan satu atom H mempunyai jisim atom 1 u.
Bagaimana bilangan Avogadro dikira
Berapa tahi lalat? Berapakah nilai N A sehingga jisim atom dan molekul mempunyai nilai berangka yang sama dengan jisim molar? Untuk mengetahui, persamaan berikut mesti diselesaikan:
12 g 12 C = N A ma
Tapi ma pukul 12 pagi.
12 g 12 C = N A 12uma
Sekiranya anda tahu berapa nilai amu (1,667 10 -24 g), anda boleh mengira N A secara langsung :
N A = (12g / 2 · 10 -23 g)
= 5,998 10 23 atom 12 C
Adakah nombor ini sama dengan nombor yang ditunjukkan pada awal artikel? No. Walaupun perpuluhan bermain menentang, terdapat adalah banyak pengiraan yang lebih tepat untuk menentukan N A .
Kaedah pengukuran yang lebih tepat
Sekiranya anda sudah mengetahui definisi mol, terutamanya mol elektron dan muatan elektrik yang mereka bawa (kira-kira 96,500 C / mol), mengetahui cas elektron individu (1,602 × 10 −19 C), anda boleh hitung N A juga dengan cara ini:
N A = (96500 C / 1.602 × 10 −19 C)
= 6.0237203 10 23 elektron
Nilai ini kelihatan lebih baik.
Kaedah lain untuk menghitungnya terdiri daripada teknik kristalografi sinar-X, dengan menggunakan silikon silikon ultra-murni 1 kg. Untuk ini, formula digunakan:
N A = n (V u / V m )
Di mana n adalah bilangan atom yang terdapat dalam sel unit kristal silikon (n = 8), dan V u dan V m adalah isipadu unit dan sel molar. Mengetahui pemboleh ubah bagi kristal silikon, nombor Avogadro dapat dikira dengan kaedah ini.
Permohonan
Angka Avogadro pada hakikatnya dapat mengungkapkan jumlah zarah unsur yang sangat kecil dalam gram sederhana, yang dapat diukur berdasarkan keseimbangan analitik atau dasar. Bukan hanya ini: jika sifat atom dikalikan dengan N A , manifestasi akan diperoleh pada skala makroskopik, dapat dilihat di dunia dan dengan mata kasar.
Oleh itu, dan dengan alasan yang baik, bilangan ini dikatakan berfungsi sebagai penghubung antara mikroskopik dan makroskopik. Ia sering dijumpai terutama dalam fizikokimia, ketika cuba menghubungkan tingkah laku molekul atau ion dengan fasa fizikalnya (cecair, gas atau pepejal).
Latihan yang diselesaikan
Pengiraan di bahagian dua contoh latihan menggunakan N telah ditujukan kepada . Kemudian kita akan menyelesaikan dua lagi.
Latihan 1
Berapakah jisim molekul H 2 O?
Sekiranya jisim molarnya diketahui 18 g / mol, maka satu mol molekul H 2 O mempunyai jisim 18 gram; tetapi persoalannya merujuk kepada molekul individu sahaja. Untuk mengira jisimnya, faktor penukaran digunakan:
(18g / mol H 2 O) · (mol H 2 O / 6.02 · 10 23 molekul H 2 O) = 2.99 · 10 -23 g / molekul H 2 O
Maksudnya, molekul H 2 O mempunyai jisim 2.99 · 10 -23 g.
Latihan 2
Berapakah bilangan atom logam dysprosium (Dy) yang akan mengandungi sekepingnya yang jisimnya 26 g?
Jisim atom dysprosium ialah 162,5 u, sama dengan 162,5 g / mol menggunakan nombor Avogadro. Sekali lagi, kami meneruskan faktor penukaran:
(26 g) · (mol Dy / 162.5g) · (6.02 · 10 23 atom Dy / mol Dy) = 9.63 · 10 22 atom Dy
Nilai ini 0.16 kali lebih kecil daripada N A (9.63 · 10 22 / 6.02 · 10 23 ), dan oleh itu, potongan tersebut mempunyai 0.16 mol disprosium (ia juga dapat dikira dengan 26/162 , 5).
Rujukan
- Wikipedia. (2019). Pemalar Avogadro. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
- Atteberry Jonathan. (2019). Apakah nombor Avogadro? HowStuffWorks. Dipulihkan dari: science.howstuffworks.com
- Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang, dan Jacob Gomez. (02 Mei 2019). Pemalar Mol dan Avogadro. LibreTexts Kimia. Dipulihkan dari: chem.libretexts.org
- Hari Mole. (sf). Sejarah Nombor Avogadro: 6.02 kali 10 23 rd . Dipulihkan dari: moleday.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (06 Januari 2019). Penentuan Eksperimen bagi Nombor Avogadro. Dipulihkan dari: thinkco.com
- Tomás Germán. (sf). Nombor Avogadro. IES Domingo Miral. Dipulihkan dari: iesdmjac.educa.aragon.es
- Joaquín San Frutos Fernández. (sf). Konsep nombor dan tahi lalat Avogadro. Dipulihkan dari: encina.pntic.mec.es
- Bernardo Herradón. (3 September 2010). Kongres Karlsruhe: 150 tahun. Dipulihkan dari: madrimasd.org
- George M. Bodner. (16 Februari 2004). Bagaimana Nombor Avogadro Ditentukan? Amerika saintifik. Dipulihkan dari: scienceamerican.com