- Lịch sử
- Nguồn cảm hứng của Amedeo Avogadro
- Giả thuyết phân tử
- Năm mươi năm sau
- Sự ra đời của thuật ngữ
- Nó bao gồm những gì và đơn vị
- Nguyên tử gam và phân tử gam
- Khối lượng mol và mol
- Cách tính số Avogadro
- Các phương pháp đo lường chính xác hơn
- Các ứng dụng
- Bài tập đã giải
- Bài tập 1
- Bài tập 2
- Người giới thiệu
Số Avogadro là số cho biết có bao nhiêu hạt chứa một mol vật chất. Nó thường được ký hiệu bằng ký hiệu N A hoặc L, và có độ lớn phi thường: 6,02 · 10 23 , được viết bằng ký hiệu khoa học; nếu không sử dụng sẽ phải ghi đầy đủ: 602000000000000000000000.
Để tránh và thuận tiện cho việc sử dụng nó, có thể thuận tiện tham khảo số của Avogadro gọi nó là nốt ruồi; đây là tên được đặt cho đơn vị tương ứng với số lượng hạt đó (nguyên tử, proton, neutron, electron, v.v.). Do đó, nếu một chục tương ứng với 12 đơn vị, một nốt ruồi bao gồm N A đơn vị, đơn giản hóa các phép tính phân số.
Số Avogadro được viết bằng ký hiệu khoa học. Nguồn: PRHaney
Về mặt toán học, số Avogadro có thể không phải là lớn nhất; nhưng bên ngoài lĩnh vực khoa học, sử dụng nó để chỉ số lượng của bất kỳ đối tượng nào sẽ vượt quá giới hạn tưởng tượng của con người.
Ví dụ, một nốt ruồi bút chì sẽ liên quan đến việc sản xuất 6,02 · 10 23 đơn vị, khiến Trái đất không còn lá phổi thực vật trong quá trình này. Giống như ví dụ giả thuyết này, có rất nhiều ví dụ khác, cho phép ta thấy được mức độ tuyệt vời và khả năng ứng dụng của con số này đối với các đại lượng thiên văn.
Nếu N A và nốt ruồi ám chỉ số tiền cắt cổ của bất cứ thứ gì, thì trong khoa học sẽ hữu ích như thế nào? Như đã nói ở phần đầu: chúng cho phép bạn “đếm” các hạt rất nhỏ, số lượng của chúng là vô cùng lớn ngay cả với lượng vật chất không đáng kể.
Giọt nhỏ nhất của một chất lỏng chứa hàng tỷ hạt, cũng như khối lượng vô lý nhất của một chất rắn nhất định có thể được cân trên bất kỳ vật cân nào.
Không sử dụng ký hiệu khoa học, các nốt ruồi do thỏa thuận hỗ trợ, chỉ ra bao nhiêu, nhiều hay ít, nó là một chất hoặc hợp chất N Một . Ví dụ, 1 g bạc tương ứng với khoảng 9 · 10 -3 mol; nói cách khác, gần một phần trăm N A ( xấp xỉ 5,6 · 10 21 nguyên tử Ag) “sống” trong gam đó .
Lịch sử
Nguồn cảm hứng của Amedeo Avogadro
Một số người tin rằng số của Avogadro là hằng số được xác định bởi Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro ở Quaregna và Cerreto, được biết đến nhiều hơn với tên Amedeo Avogadro; Tuy nhiên, điều này khoa học-luật sư, dành cho việc nghiên cứu các tính chất của chất khí, và lấy cảm hứng từ tác phẩm của Dalton và Gay-Lussac không ai giới thiệu N Một .
Từ Dalton, Amadeo Avogadro đã học được rằng các khối lượng khí kết hợp hoặc phản ứng với nhau theo tỷ lệ không đổi. Ví dụ, một khối lượng hydro phản ứng hoàn toàn với một khối lượng oxy lớn hơn tám lần; khi không thỏa mãn tỷ lệ này, một trong hai khí còn lại.
Mặt khác, từ Gay-Lussac, ông đã học được rằng thể tích của các chất khí phản ứng trong một mối quan hệ cố định. Như vậy, hai thể tích hydro phản ứng với một thể tích oxy để tạo ra hai thể tích nước (ở dạng hơi, với nhiệt độ cao sinh ra).
Giả thuyết phân tử
Năm 1811, Avogadro đã cô đọng các ý tưởng của mình để hình thành giả thuyết phân tử của mình, trong đó ông giải thích rằng khoảng cách phân tách các phân tử ở thể khí là không đổi miễn là áp suất và nhiệt độ không thay đổi. Sau đó, khoảng cách này xác định thể tích mà khí có thể chiếm trong một bình chứa có các thanh chắn có thể mở rộng (ví dụ như một quả bóng bay).
Như vậy, cho một khối lượng khí A, m A và một khối lượng khí B, m B , m A và m B sẽ có cùng thể tích ở điều kiện thường (T = 0ºC và P = 1 atm) nếu cả hai khí lý tưởng đều có cùng số lượng phân tử; đây là giả thuyết, luật ngày nay, của Avogadro.
Từ những quan sát của mình, ông cũng suy ra rằng mối quan hệ giữa mật độ của các chất khí, một lần nữa A và B, cũng giống như mối quan hệ của khối lượng phân tử tương đối của chúng (ρ A / ρ B = M A / M B ).
Thành công lớn nhất của ông là đưa ra thuật ngữ 'phân tử' như ngày nay. Avogadro coi hydro, oxy và nước là phân tử chứ không phải nguyên tử.
Năm mươi năm sau
Ý tưởng về phân tử tảo cát của nó đã vấp phải sự phản đối mạnh mẽ của các nhà hóa học vào thế kỷ 19. Mặc dù Amadeo Avogadro dạy vật lý tại Đại học Turin, công trình của ông không được chấp nhận nhiều và dưới cái bóng của các thí nghiệm và quan sát của các nhà hóa học nổi tiếng hơn, giả thuyết của ông đã bị chôn vùi trong năm mươi năm.
Ngay cả sự đóng góp của nhà khoa học nổi tiếng André Ampere, người ủng hộ giả thuyết của Avogadro, cũng không đủ để các nhà hóa học xem xét một cách nghiêm túc.
Mãi cho đến Đại hội Karlsruhe, Đức năm 1860, nhà hóa học trẻ tuổi người Ý, Stanislao Cannizzaro, mới giải cứu công trình của Avogadro trước sự hỗn loạn do thiếu khối lượng nguyên tử và phương trình hóa học đáng tin cậy.
Sự ra đời của thuật ngữ
Cái được gọi là 'số Avogadro' được giới thiệu bởi nhà vật lý người Pháp Jean Baptiste Perrin, gần một trăm năm sau. Ông đã xác định giá trị gần đúng của N A thông qua nhiều phương pháp khác nhau từ công trình nghiên cứu chuyển động Brown.
Nó bao gồm những gì và đơn vị
Nguyên tử gam và phân tử gam
Số Avogadro và nốt ruồi có liên quan với nhau; tuy nhiên, cái thứ hai tồn tại trước cái đầu tiên.
Biết khối lượng tương đối của các nguyên tử, đơn vị khối lượng nguyên tử (amu) được giới thiệu là một phần mười hai của nguyên tử đồng vị cacbon 12; gần bằng khối lượng của một proton hoặc neutron. Theo cách này, carbon được biết là nặng hơn hydro 12 lần; nghĩa là 12 C nặng 12u và 1 H nặng 1 u.
Tuy nhiên, khối lượng một amu thực sự bằng bao nhiêu? Ngoài ra, làm thế nào có thể đo được khối lượng của các hạt nhỏ như vậy? Sau đó, nảy ra ý tưởng về nguyên tử gam và phân tử gam, sau này được thay thế bằng mol. Các đơn vị này kết nối thuận tiện gam với amu như sau:
12 g 12 C = N ma
Một số nguyên tử 12 C N , nhân với khối lượng nguyên tử của chúng, cho một giá trị giống với khối lượng nguyên tử tương đối (12 amu). Do đó, 12 g 12 C bằng một nguyên tử gam; 16 g của 16 O, cho một gam nguyên tử oxy; 16 g CH 4 , một phân tử gam metan, v.v. với các nguyên tố hoặc hợp chất khác.
Khối lượng mol và mol
Nguyên tử gam và phân tử gam, thay vì đơn vị, bao gồm khối lượng mol của các nguyên tử và phân tử, tương ứng.
Do đó, định nghĩa về mol trở thành: đơn vị được chỉ định cho số nguyên tử có trong 12 g cacbon nguyên chất 12 (hoặc 0,012 Kg). Và khi đó, ông trở thành ký hiệu là N N A .
Do đó, số Avogadro chính thức bao gồm số nguyên tử tạo nên 12 g cacbon 12; và đơn vị của nó là mol và các dẫn xuất của nó (kmol, mmol, lb-mol, v.v.).
Khối lượng mol là khối lượng phân tử (hoặc nguyên tử) được biểu thị bằng hàm số mol.
Ví dụ, khối lượng mol của O 2 là 32g / mol; nghĩa là, một mol phân tử oxi có khối lượng là 32 g, và một phân tử O 2 có khối lượng phân tử là 32 u. Tương tự, khối lượng mol của H là 1g / mol: một mol nguyên tử H có khối lượng là 1 g, và một nguyên tử H có khối lượng nguyên tử là 1 u.
Cách tính số Avogadro
Giá bao nhiêu một nốt ruồi? N A có giá trị nào để khối lượng nguyên tử và phân tử có cùng trị số bằng số mol? Để tìm ra, phương trình sau phải được giải:
12 g 12 C = N A ma
Nhưng ma là 12 giờ sáng.
12 g 12 C = N A 12uma
Nếu bạn biết một amu có giá trị là bao nhiêu (1,667 10 -24 g), bạn có thể tính trực tiếp N A :
N A = (12 gam / 2 · 10 -23 g)
= 5,998 10 23 nguyên tử 12 C
Con số này có trùng với con số đã trình bày ở đầu bài viết không? Số thập phân Trong khi chơi chống lại, có rất nhiều các tính toán chính xác hơn để xác định N Một .
Các phương pháp đo lường chính xác hơn
Nếu trước đây đã biết định nghĩa về một mol, đặc biệt là một mol electron và điện tích mà chúng mang theo (xấp xỉ 96.500 C / mol), khi biết điện tích của từng electron (1.602 × 10 -19 C), chúng ta có thể tính N A cũng theo cách này:
N A = (96500 C / 1,602 × 10 −19 C)
= 6,0237203 10 23 electron
Giá trị này thậm chí còn tốt hơn.
Một cách khác để tính toán nó bao gồm kỹ thuật tinh thể học tia X, sử dụng một quả cầu silicon siêu tinh khiết nặng 1 kg. Đối với điều này, công thức được sử dụng:
N A = n (V u / V m )
Trong đó n là số nguyên tử có trong ô đơn vị của tinh thể silic (n = 8), và V u và V m lần lượt là thể tích của ô đơn vị và ô mol. Biết các biến số của tinh thể silic, số Avogadro có thể được tính bằng phương pháp này.
Các ứng dụng
Số Avogadro về bản chất cho phép biểu thị các đại lượng siêu nhỏ của các hạt cơ bản bằng gam đơn giản, có thể đo được trên các cân phân tích hoặc cân thô sơ. Không chỉ điều này: nếu một thuộc tính nguyên tử được nhân với N A , biểu hiện của nó sẽ thu được ở quy mô vĩ mô, có thể nhìn thấy trên thế giới và bằng mắt thường.
Do đó, và với lý do chính đáng, con số này được cho là có chức năng như một cầu nối giữa vi mô và vĩ mô. Nó thường được tìm thấy đặc biệt trong hóa lý, khi cố gắng liên kết hành vi của các phân tử hoặc ion với hành vi của các pha vật lý của chúng (lỏng, khí hoặc rắn).
Bài tập đã giải
Tính toán trong phần hai ví dụ về bài tập sử dụng N đã được đề cập đến . Sau đó, chúng tôi sẽ tiến hành giải quyết hai.
Bài tập 1
Khối lượng của phân tử H 2 O là bao nhiêu?
Nếu biết khối lượng mol của nó là 18 g / mol thì một mol phân tử H 2 O có khối lượng là 18 gam; nhưng câu hỏi đề cập đến một phân tử riêng lẻ, đơn lẻ. Để sau đó tính toán khối lượng của nó, các hệ số chuyển đổi được sử dụng:
(18g / mol H 2 O) · (mol H 2 O / 6.02 · 10 23 phân tử H 2 O) = 2,99 · 10 -23 g / phân tử H 2 O
Tức là phân tử H 2 O có khối lượng là 2,99 · 10 -23 g.
Bài tập 2
Có bao nhiêu nguyên tử của kim loại dysprosi (Dy) chứa một mảnh của nó có khối lượng là 26 g?
Khối lượng nguyên tử của dysprosi là 162,5 u, bằng 162,5 g / mol sử dụng số Avogadro. Một lần nữa, chúng tôi tiếp tục với các yếu tố chuyển đổi:
(26 g) · (mol Dy / 162,5g) · (6,02 · 10 23 nguyên tử Dy / mol Dy) = 9,63 · 10 22 nguyên tử Dy
Giá trị này nhỏ hơn 0,16 lần so với N A (9,63 · 10 22 / 6,02 · 10 23 ), và do đó, mảnh nói trên có 0,16 mol dysprosi (nó cũng có thể được tính bằng 26/162 , 5).
Người giới thiệu
- Wikipedia. (2019). Hằng số Avogadro. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
- Atteberry Jonathan. (2019). Số của Avogadro là gì? HowStuffWorks. Khôi phục từ: science.howstuffworks.com
- Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang và Jacob Gomez. (Ngày 02 tháng 5 năm 2019). Mole và hằng số Avogadro. Hóa học LibreTexts. Được khôi phục từ: chem.libretexts.org
- Ngày nốt ruồi. (sf). Số lịch sử của Avogadro: 6,02 lần 10 đến 23 lần . Phục hồi từ: moleday.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 06 tháng 01 năm 2019). Thực nghiệm Xác định Số Avogadro. Phục hồi từ: thinkco.com
- Tomás Germán. (sf). Số avogadro. IES Domingo Miral. Được khôi phục từ: iesdmjac.educa.aragon.es
- Joaquín San Frutos Fernández. (sf). Khái niệm số và nốt ruồi của Avogadro. Đã khôi phục từ: encina.pntic.mec.es
- Bernardo Herradón. (3 tháng 9 năm 2010). Đại hội Karlsruhe: 150 năm. Phục hồi từ: madrimasd.org
- George M. Bodner. (Ngày 16 tháng 2 năm 2004). Số Avogadro được xác định như thế nào? Người Mỹ khoa học. Phục hồi từ: Scientificamerican.com