De Avogadros nummer Det är den som indikerar hur många partiklar som utgör en mol materia. Den betecknas normalt med symbolen NTILL eller L och har en extraordinär storlek: 6.02 · 102. 3, skriven i vetenskaplig notation; om den inte används måste den skrivas i sin helhet: 602000000000000000000000.
För att undvika och underlätta dess användning är det bekvämt att hänvisa till Avogadros nummer som kallar det en mullvad; detta är namnet på enheten som motsvarar en sådan mängd partiklar (atomer, protoner, neutroner, elektroner, etc.). Således, om ett dussin motsvarar 12 enheter, omfattar en mol NTILL enheter, vilket förenklar stökiometriska beräkningar.
Matematiskt kanske Avogadros nummer inte är det största av alla; men utanför vetenskapens rike skulle användningen av den för att ange mängden av något objekt överskrida gränserna för mänsklig fantasi.
Till exempel skulle en mol med pennor innebära tillverkningen av 6.02.102. 3 enheter och lämnar jorden utan dess växtlungor i försöket. Liksom detta hypotetiska exempel finns det många andra i överflöd, som gör att vi kan skymma magnifika och tillämpliga av detta nummer för astronomiska mängder.
UtanTILL och mullvaden hänvisar till orimliga mängder av vad som helst, vilken nytta har de i vetenskapen? Som sagt redan i början: de låter dig "räkna" mycket små partiklar, vars antal är oerhört stora även i försumbara mängder materia..
Den minsta droppen av en vätska innehåller miljarder partiklar, liksom den mest löjliga mängden av ett givet fast ämne som kan vägas på vilken balans som helst..
För att inte tillgripa vetenskapliga beteckningar, kommer mullvaden till hjälp och anger hur mycket, mer eller mindre, du har av ett ämne eller en förening med avseende på NTILL. Till exempel motsvarar 1 g silver ungefär 9 · 10-3 mol; Med andra ord, "grammar" det gram nästan en hundradel av NTILL (5,6 10tjugoett Ag-atomer, ungefärligt).
Artikelindex
Vissa människor tror att Avogadros antal var en konstant bestämd av Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro från Quaregna och Cerreto, bättre känd som Amedeo Avogadro; Men denna vetenskapsadvokat, dedikerad till att studera gasernas egenskaper, och inspirerad av Daltons och Gay-Lussacs arbete, var inte den som introducerade NTILL.
Från Dalton lärde sig Amadeo Avogadro att massorna av gaser kombineras eller reagerar i konstanta proportioner. Till exempel reagerar en vätemassa fullständigt med en åtta gånger större massa syre; när en sådan andel inte uppnåddes förblev en av de två gaserna överskridande.
Från Gay-Lussac däremot fick han veta att gasvolymerna reagerar i ett fast förhållande. Således reagerar två volymer väte med en syre för att producera två volymer vatten (i form av ånga, med tanke på de höga temperaturer som genereras).
1811 kondenserade Avogadro sina idéer för att formulera sin molekylära hypotes, där han förklarade att avståndet som skiljer gasformiga molekyler är konstant så länge tryck och temperatur inte förändras. Detta avstånd definierar sedan volymen som en gas kan uppta i en behållare med expanderbara barriärer (till exempel en ballong).
Således ges en gasmassa A, mTILL, och en massa gas B, mB, mTILL och MB de kommer att ha samma volym under normala förhållanden (T = 0 ºC och P = 1 atm) om båda idealgaserna har samma antal molekyler; det var hypotesen, numera lagen, om Avogadro.
Från sina observationer drog han också slutsatsen att förhållandet mellan gasernas densiteter, återigen A och B, är detsamma som deras relativa molekylmassor (ρTILL/ ρB = MTILL/ MB).
Hans största framgång var att introducera termen "molekyl" som den är känd idag. Avogadro behandlade väte, syre och vatten som molekyler och inte som atomer.
Idén om dess diatomiska molekyler mötte starkt motstånd bland kemister på 1800-talet. Även om Amadeo Avogadro undervisade i fysik vid universitetet i Turin, accepterades hans arbete inte särskilt bra, och i skuggan av experiment och observationer av mer kända kemister begravdes hans hypotes i femtio år..
Till och med bidraget från den välkända forskaren André Ampere, som stödde Avogadros hypotes, räckte inte för att kemister på allvar skulle överväga det.
Det var inte förrän i Karlsruhe, Tyskland 1860, att den unga italienska kemisten Stanislao Cannizzaro räddade Avogadros arbete som svar på kaoset på grund av bristen på atommassor och tillförlitliga och solida kemiska ekvationer..
Det som kallas "Avogadros nummer" introducerades av den franska fysikern Jean Baptiste Perrin, nästan hundra år senare. Han bestämde ungefär NTILL genom olika metoder från hans arbete med Brownian rörelse.
Avogadros nummer och mullvaden är relaterade; den andra fanns dock före den första.
Att känna till de relativa massorna av atomerna introducerades atommasseenheten (amu) som en tolfte av en kol-isotopatom; ungefär massan av en proton eller neutron. På detta sätt var kol känt för att vara tolv gånger tyngre än väte; vad motsvarar att säga, 12C väger 12u och 1H väger 1 u.
Men hur mycket massa motsvarar en amu egentligen? Hur skulle det också vara möjligt att mäta massan av sådana små partiklar? Sedan kom idén om gramatomen och grammolekylen, som senare ersattes av molen. Dessa enheter anslöt bekvämt gram med amu enligt följande:
12 g 12C = N ma
Ett antal N-atomer av 12C, multiplicerat med sin atommassa, ger ett värde som är numeriskt identiskt med den relativa atommassan (12 amu). Därför 12 g 12C motsvarade en gramatom; 16 g 16Eller till en gramatom av syre; 16 g CH4, en gram-molekyl för metan och så vidare med andra grundämnen eller föreningar.
Gramatomen och grammolekylen, snarare än enheter, bestod av molmassorna av atomer respektive molekyler..
Således blir definitionen av en mol: den enhet som anges för antalet atomer som finns i 12 g rent kol-12 (eller 0,012 kg). Och för sin del betecknades N råkar som NTILL.
Så, Avogadros antal består formellt av antalet atomer som utgör sådana 12 g kol 12; och dess enhet är mol och dess derivat (kmol, mmol, lb-mol, etc.).
Molmassor är molekylmassor (eller atommassor) uttryckta som en funktion av mol.
Till exempel molmassan av Otvå är 32 g / mol; det vill säga en mol syremolekyler har en massa av 32 g och en molekyl Otvå den har en molekylvikt på 32 u. På samma sätt är molmassan för H 1 g / mol: en mol H-atomer har en massa på 1 g och en H-atom har en atommassa på 1 u.
Hur mycket kostar en mullvad? Vad är värdet av NTILL så att atom- och molekylmassorna har samma numeriska värde som molmassorna? För att få reda på måste följande ekvation lösas:
12 g 12C = NTILLMa
Men mamma är 12 uma.
12 g 12C = NTILL12uma
Om det är känt hur mycket en amu är värd (1667 10-24 g), kan du direkt beräkna NTILL:
NTILL = (12 g / 2 10-2. 3g)
= 5,998 102. 3 atomer av 12C
Är detta nummer identiskt med det som presenterades i början av artikeln? Nej. Även om decimaler fungerar mot varandra finns det mycket mer exakta beräkningar för att bestämma NTILL.
Om definitionen av en mol är tidigare känd, särskilt en mol av elektroner och den elektriska laddning som de bär (cirka 96.500 C / mol), med vetskap om laddningen för en enskild elektron (1,602 × 10−19C), kan du beräkna NTILL också på detta sätt:
NTILL = (96500 C / 1,602 × 10−19C)
= 6.0237203 102. 3 elektroner
Detta värde ser ännu bättre ut.
Ett annat sätt att beräkna det består av röntgenkristallografiska tekniker med en 1 kg ultrarent kiselsfär. För detta används formeln:
NTILL = n(Veller/ Vm)
Var n är antalet atomer som finns i kiselkristallens enhetscell (n= 8) och Veller och Vm är enhetsceller respektive molära volymer. Genom att känna till variablerna för kiselkristallen kan Avogadro-talet beräknas med denna metod.
Avogadros antal tillåter i huvudsak att uttrycka de avgrundliga mängderna av elementära partiklar i enkla gram, som kan mätas i analytiska eller rudimentära balanser. Inte bara detta: om en atomegenskap multipliceras med NTILL, dess manifestation kommer att erhållas i makroskopiska skalor, synliga i världen och med blotta ögat.
Därför och med goda skäl sägs detta nummer fungera som en brygga mellan det mikroskopiska och det makroskopiska. Det finns ofta speciellt inom fysikalisk kemi när man försöker koppla molekylers eller jons beteende till deras fysiska faser (flytande, gas eller fast ämne).
I beräkningsavsnittet behandlades två exempel på övningar med NTILL. Sedan fortsätter vi med att lösa ytterligare två.
Vad är massan av en molekyl av HtvåELLER?
Om dess molära massa är känd för att vara 18 g / mol, då en mol H-molekylertvåEller så har den en massa på 18 gram; men frågan avser en enskild molekyl, ensam. För att sedan beräkna dess massa används omvandlingsfaktorerna:
(18 g / mol HtvåO) - (mol HtvåO / 6.02 102. 3 H-molekylertvåO) = 2,99 10-2. 3 g / molekyl HtvåELLER
Det vill säga en molekyl av HtvåEller så har den en massa av 2,99 · 10-2. 3 g.
Hur många atomer av dysprosiummetall (Dy) kommer att innehålla en bit av den vars massa är 26 g?
Atommassan för dysprosium är 162,5 u, lika med 162,5 g / mol med hjälp av Avogadros nummer. Återigen fortsätter vi med omvandlingsfaktorerna:
(26 g) · (mol Dy / 162,5 g) · (6,02 · 102. 3 atomer Dy / mol Dy) = 9,63 · 1022 Dy atomer
Detta värde är 0,16 gånger mindre än NTILL (9,63 · 1022/ 6.02 102. 3), och därför har nämnda stycke 0,16 mol dysprosium (kan också beräkna med 26 / 162,5).
Ingen har kommenterat den här artikeln än.