Τι είναι ο αριθμός του Avogadro; Ορισμός και Σημασία
Αριθμός του Avogadro είναι ο αριθμός των μονάδων οποιασδήποτε ουσίας σε ένα mole. Ονομάζεται επίσης σταθερά του Avogadro . Παρά το όνομα, ο Amedeo Avogadro δεν ανακάλυψε ούτε περιέγραψε τον αριθμό του Avogadro. Αντίθετα, πήρε το όνομά του προς τιμήν της συνεισφοράς του Avogadro στον τομέα της χημείας.
Ακολουθεί μια ματιά στην τιμή και τις μονάδες του αριθμού του Avogadro, γιατί είναι σημαντικός και πώς καθορίζεται η τιμή του.
Τι είναι ο αριθμός του Avogadro;
Ο αριθμός του Avogadro είναι μια καθορισμένη τιμή που είναι ακριβώς 6,02214076×10. Όταν χρησιμοποιείται ως σταθερός συντελεστής αναλογικότητας (NA ), ο αριθμός είναι αδιάστατος (χωρίς μονάδες). Ωστόσο, συνήθως ο αριθμός του Avogadro έχει μονάδες αντίστροφου mole ή 6,02214076×10 mol. Αν και όλα τα ψηφία του αριθμού είναι γνωστά, οι μαθητές συνήθως χρησιμοποιούν είτε 6,02 x 10 είτε 6,022 x 10, για να διατηρήσουν σταθερά σημαντικά ψηφία στους υπολογισμούς της χημείας.
Πόσο μεγάλος είναι ο αριθμός του Avogadro;
Ο αριθμός του Avogadro είναι ένας τυφλοπόντικας, οπότε βασικά αυτό είναι το ίδιο με το να ρωτάς πόσο μεγάλος είναι ένας τυφλοπόντικας. Μπορείτε να εφαρμόσετε τον αριθμό του Avogadro σε οτιδήποτε :
- Ο αριθμός των softball του Avogadro θα γέμιζε μια σφαίρα στο μέγεθος της Γης.
- Ένα mole ερυθρών αιμοσφαιρίων είναι περισσότερα από όλα τα ερυθρά αιμοσφαίρια κάθε ανθρώπου που ζει αυτή τη στιγμή.
- Ο αριθμός των ντόνατ του Avogadro θα κάλυπτε τη Γη με ένα στρώμα βάθους 5 μιλίων.
- Ένας τυφλοπόντικας (το ζώο) θα ζύγιζε περίπου τη μισή μάζα της Σελήνης.
- Αν σας έδιναν τον αριθμό των πένας του Avogadro κατά τη γέννηση, ξοδεύατε ένα εκατομμύριο δολάρια κάθε δευτερόλεπτο κάθε μέρα και ζούσατε μέχρι την ηλικία των 100 ετών, θα σας είχαν απομείνει το 99,99% των πένας.
- Είναι 18 χιλιοστόλιτρα μορίων νερού.
Προσδιορισμός του αριθμού του Avogadro
Το International Bureau of Weights and Measures (BIPM) όρισε το mole και τον αριθμό του Avogadro το 2017. Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) πρόσθεσε αυτήν την τιμή στη λίστα του με μία από τις επτά καθοριστικές σταθερές το 2019.
Πριν από αυτή την ημερομηνία, ο αριθμός του Avogadro προσδιορίστηκε πειραματικά. Έτσι, τα περισσότερα κείμενα και άρθρα περιγράφουν ελαφρώς διαφορετικές τιμές για τον αριθμό του Avogadro. Το 2017, το BIPM όρισε τον αριθμό με βάση τον αριθμό των ατόμων σε 0,012 κιλά του ισοτόπου άνθρακα-12. Ο φυσικός Josef Perrin επινόησε το όνομα «αριθμός του Avogadro» το 1909. Το όρισε ως τον αριθμό των μορίων σε 32 γραμμάρια οξυγόνου.
Με τα χρόνια, χρησιμοποιήθηκαν μερικές μέθοδοι για τον υπολογισμό του αριθμού του Avogadro πριν οριστεί:
- Το 1865, ο Josef Loschmidt υπολόγισε τον αριθμό των σωματιδίων (n0 ) σε όγκο αερίου με βάση την πίεσή του (p 0 ) και απόλυτη θερμοκρασία (T0 ) και η σταθερά αερίου R. Ο αριθμός του ονομάζεται σταθερά Loschmidt (n0 ή L). Σχετίζεται με τον αριθμό του Avogadro:
n0 =(p 0 *ΝΑ )/(RT0 ) - Ο Josef Perrin χρησιμοποίησε διάφορες πειραματικές μεθόδους για να υπολογίσει τον αριθμό του Avogadro, χαρίζοντας του το Νόμπελ Φυσικής το 1926.
- Το 1910, ο Robert Millikan μέτρησε το φορτίο ενός μόνο ηλεκτρονίου. Η διαίρεση του συνολικού φορτίου σε ένα γραμμομόριο ηλεκτρονίων με το φορτίο ενός μόνο ηλεκτρονίου δίνει τον αριθμό του Avogadro.
- Άλλες μέθοδοι για τον υπολογισμό του αριθμού του Avogadro περιλάμβαναν μετρήσεις ακτίνων Χ, ακτινοβολίας μαύρου σώματος, κίνησης Brown και εκπομπής σωματιδίων.
Σημασία του αριθμού του Avogadro
Ο λόγος που ο αριθμός του Avogadro είναι σημαντικός είναι ότι χρησιμεύει ως γέφυρα μεταξύ των πολύ μεγάλων αριθμών και των οικείων, διαχειρίσιμων μονάδων. Για παράδειγμα, λόγω του αριθμού του Avogadro υπολογίζουμε τη μάζα ενός mole νερού σε 18,015 γραμμάρια. Χωρίς αυτή η σταθερά αναλογικότητας να μας δίνει το mole, θα έπρεπε να γράψουμε "6,02214076×10 μόρια νερού έχουν μάζα 18,015 γραμμάρια".
Βασικά, ο αριθμός του Avogadro μας επιτρέπει να γράψουμε τη μάζα ενός mol μιας ουσίας σε μικρούς αριθμούς (το μοριακό βάρος). Μας επιτρέπει επίσης να γράψουμε τις αναλογίες μεταξύ αντιδρώντων και προϊόντων σε μια χημική εξίσωση. Αυτό απλοποιεί πολύ τους υπολογισμούς.
Αναφορές
- IUPAC (1997). «Avogadro Constant, NA , L”. Σύνοψη Χημικής Ορολογίας (το «Χρυσό Βιβλίο») (2η έκδ.). Επιστημονικές Εκδόσεις Blackwell. doi:10.1351/goldbook
- Kotz, John C.; Treichel, Paul M.; Townsend, John R. (2008). Χημεία και Χημική Αντιδραστικότητα (7η έκδ.). Μπρουκς/Κόουλ. ISBN 978-0-495-38703-9.
- Murrell, John N. (2001). «Ο Avogadro και η σταθερά του». Helvetica Chimica Acta . 84 (6):1314–1327. doi:10.1002/1522-2675(20010613)84:6<1314::AID-HLCA1314>3.0.CO;2-Q
