Πόσα άτομα υπάρχουν σε μια κουκκίδα γραφίτη;

Είναι δύσκολο να δοθεί μια ακριβής απάντηση στον αριθμό των ατόμων σε μια κουκκίδα μολύβδου γραφίτη, καθώς μπορεί να εξαρτάται από διάφορους παράγοντες όπως το μέγεθος της τελείας, ο τύπος και η πυκνότητα του γραφίτη και η πίεση γραφής. Ωστόσο, μπορούμε να κάνουμε μια τραχιά εκτίμηση με βάση ορισμένες υποθέσεις.

Υποθέτοντας μια τυπική κουκκίδα μολυβιού γραφίτη με διάμετρο περίπου 1 χιλιοστό (mm) και μήκος 10 χιλιοστών, μπορούμε να εκτιμήσουμε τον όγκο της κουκίδας ως κύλινδρο:

Όγκος ≈ π * (d/2)^2 * l

Όγκος ≈ π * (1 mm / 2)^2 * 10 mm

Όγκος ≈ 15,7 mm³

Τώρα, ας εξετάσουμε την πυκνότητα του γραφίτη. Ο καθαρός γραφίτης έχει πυκνότητα περίπου 2,26 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό (G/cm3). Ωστόσο, το μολύβι μολυβιού συχνά περιέχει άλλα υλικά όπως ο πηλός και τα συνδετικά, τα οποία μπορούν να επηρεάσουν την πυκνότητα του. Για μια τραχιά εκτίμηση, ας υποθέσουμε ότι η μέση πυκνότητα του μολυβιού του γραφίτη οδηγεί να είναι περίπου 1,8 g/cm3.

Μάζα =πυκνότητα * όγκος

Μάζα ≈ 1,8 g/cm3 * 15,7 mm³

Μάζα ≈ 0,028 g

Τέλος, πρέπει να υπολογίσουμε τον αριθμό των ατόμων σε 0,028 g γραφίτη. Για να γίνει αυτό, πρέπει να γνωρίζουμε τη μοριακή μάζα του άνθρακα, η οποία είναι το κύριο συστατικό του γραφίτη. Η μοριακή μάζα του άνθρακα είναι 12,01 γραμμάρια ανά mole (g/mol).

Αριθμός moles =μάζα / μοριακή μάζα

Αριθμός γραμμομορίων ≈ 0,028 g / 12,01 g / mol

Αριθμός γραμμομορίων ≈ 0.0023 moles

Ένα mole οποιασδήποτε ουσίας περιέχει τον αριθμό των ατόμων ή μορίων του Avogadro, που είναι περίπου 6,022 × 10²³.

Αριθμός ατόμων ≈ αριθμός moles × avogadro αριθμός

Αριθμός ατόμων ≈ 0.0023 moles * 6.022 × 10² ³ Άτομα/mole

Αριθμός ατόμων ≈ 1,39 × 10² ¹ Άτομα

Επομένως, μια τελεία μολυβιού γραφίτη με τις δεδομένες παραδοχές μπορεί να περιέχει περίπου 1,39 × 10² -¹ άτομα. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι πρόκειται για μια πολύ τραχιά εκτίμηση και ο πραγματικός αριθμός ατόμων μπορεί να ποικίλει ανάλογα με διάφορους παράγοντες.