Avogadro -Zahlengeschichte, Einheiten, wie es berechnet wird, verwendet, verwendet

Er Avogadro -Nummer Es ist eines, das angibt, wie viele Partikel einen Mol von Materie ausmachen. Es ist normalerweise mit Symbol n bezeichnet_ZU oder l und hat eine außergewöhnliche Größe: 6,02 · 10²³, geschrieben in wissenschaftlicher Notation; Wenn nicht verwendet, müssten Sie komplett schreiben: 60200000000000000000.

Um die Verwendung zu vermeiden und zu erleichtern, ist es zweckmäßig, die Nummer von Avogadro zu verweisen, indem Sie es Mol nennen. Dies ist der Name, der die Einheit empfängt, die solchen Partikeln entspricht (Atome, Protonen, Neutronen, Elektronen usw.). Wenn also ein Dutzend 12 Einheiten entspricht, bedeckt ein Mol n n_ZU Einheiten, Vereinfachung der stöchiometrischen Berechnungen.

Die in wissenschaftliche Notation geschriebene Avogadro -Nummer. Quelle: Phaney [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)]]

Mathematisch ist die Avogadro -Nummer möglicherweise nicht die größte von allen; Aber außerhalb des Wissenschaftsfeldes nutzen Sie es, um die Menge eines Objekts anzugeben, die die Grenzen der menschlichen Vorstellungskraft überschreiten würden.

Zum Beispiel würde ein Mol von Stiften die Herstellung von 6,02 · 10 implizieren²³ Einheiten, den Erdenversuch ohne Ihre Pflanzenlunge verlassen. Wie in diesem hypothetischen Beispiel gibt es viele andere, die es zu ermöglichen, die Pracht und Anwendbarkeit dieser Zahl für astronomische Mengen zu sehen.

Ohne_ZU Und das Molspiel auf exorbitante Mengen von irgendetwas, was ist Nützlichkeit in der Wissenschaft? Wie zu Beginn genau angegeben: Sie lassen „Zählen“ sehr kleine Partikel, deren Zahlen auch in unbedeutenden Mengen unglaublich groß sind.

Der kleinste Tropfen einer Flüssigkeit beherbergt Milliarden Partikel sowie die lächerlichste Menge eines bestimmten Feststoffs, der in einem gewissen Gleichgewicht abgewogen werden kann.

Um nicht auf wissenschaftliche Notationen zurückzugreifen, kommt der Maulwurf zur Unterstützung und zeigt an, wie viel, mehr oder weniger eine Substanz oder Verbindung in Bezug auf N hat_ZU. Zum Beispiel entspricht 1 g Silber um 9 · 10^-3 mol; Mit anderen Worten_ZU (5.6 · 10^{einundzwanzig} Ag Atome, ungefähr).

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Geschichte

Amedeo Avogadro Inspirationen

Einige Leute glauben, dass Avogadros Zahl eine Konstante war, die von Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro von Quaregna und Cerreto bestimmt wurde, besser bekannt als Amdee Avogadro; Dieser Wissenschaftler-Abguss, der sich der Untersuchung der Eigenschaften von Gasen widmet und von den Werken von Dalton und Gay-Lussac inspiriert wurde, war nicht derjenige, der das n vorstellte_ZU.

Dalton, Amadeo Avogadro erfuhr, dass Gase -Massen kombiniert oder in konstanten Anteilen reagiert werden. Zum Beispiel reagiert eine Masse von Wasserstoff vollständig mit einem achtmal höheren Sauerstoff; Wenn ein solcher Anteil nicht erfüllt wurde, blieb eine der beiden Gase im Überschuss.

Gay-Lussac hingegen erfuhr, dass Gase Volumes reagieren, indem sie eine feste Beziehung aufrechterhalten. Somit reagieren zwei Volumina Wasserstoff mit einem Sauerstoff, um zwei Wasservolumina zu erzeugen (in Form von Dampf, angesichts der hohen Temperaturen erzeugt).

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Molekulare Hypothese

1811 verdichtete Avogadro seine Ideen, um seine molekulare Hypothese zu formulieren, in der er erklärte, dass der Abstand, der die gasförmigen Moleküle trennt, konstant ist, solange sich der Druck oder die Temperatur nicht ändert. Diese Entfernung definiert dann das Volumen, das ein Gas in erweiterbaren Barrieren einnehmen kann (zum Beispiel ein Ballon).

Somit eine Masse von Gas a, m_ZU, und eine Masse von Gas b, m_B, M_ZU und M_B Sie haben das gleiche Volumen unter normalen Bedingungen (t = 0ºC und p = 1 atm), wenn beide idealen Gase die gleiche Anzahl von Molekülen haben; Dies war die Hypothese, heute Gesetz, von Avogadro.

Aus seinen Beobachtungen leitete er auch ab_ZU/ρ_B = M_ZU/M_B).

Sein größter Erfolg war es, den Begriff "Molekül" vorzustellen, wie derzeit bekannt ist. Avogadro behandelte Wasserstoff, Sauerstoff und Wasser als Moleküle und nicht als Atome.

Fünfzig Jahre später

Die Idee seiner diatomischen Moleküle fand einen starken Widerstand unter den Chemikern des neunzehnten Jahrhunderts. Während Amadeo Avogadro Physikunterricht an der Universität von Turin gab, war seine Arbeit nicht sehr gut akzeptiert, und unter dem Schatten von Experimenten und Beobachtungen von Chemikalien mit größerer Bekanntheit wurde seine Hypothese fünfzig Jahre begraben.

Nicht einmal der Beitrag des bekannten Wissenschaftlers André Ampere, der die Hypothese von Avogadro unterstützte, reichte für Chemikalien aus, um sie ernsthaft zu berücksichtigen

Es war nur im Karlsruhe -Kongress von 1860, dass der junge italienische Chemiker Stanislao Cannizzaro Avogadros Arbeit als Reaktion auf Chaos aufgrund des Mangels an Atommassen und zuverlässigen und soliden chemischen Gleichungen rettete.

Die Geburt des Begriffs

Was in der "Avogadro -Nummer" bekannt ist. Ungefähr ungefähr n_ZU Durch verschiedene Methoden aus seiner Arbeit an der Brownschen Bewegung.

Was ist und Einheiten

Atom-Gramm und Molekül-Gramm

Die Avogadro -Nummer und Mol sind verwandt; Die zweite existierte jedoch vor dem ersten.

Bekannte die relativen Massen von Atomen, die Atommasseneinheit (Uma) wurde als zwölf Teil eines Atom -Kohlenstoff -Isotops 12 eingeführt; Ungefähr die Masse eines Protons oder eines Neutrons. Auf diese Weise war bekannt, dass Kohlenstoff zwölfmal schwerer war als Wasserstoff; Was ist gleichwertig zu sagen, ¹²C wiegt 12u und ¹H Wes 1 u.

Wie viel Masse ist jedoch ein Uma wirklich gleich? Darüber hinaus wäre es möglich, den Teig an solch kleinen Partikeln zu messen? Dann entstand es aus der Idee des Atom-Gramm- und Molekül-Gramms, die anschließend durch das Mol ersetzt wurden. Diese Einheiten haben das Gramm bequem mit der Uma wie folgt verbunden:

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12 g ¹²C = n · ma

Eine Reihe von n Atomen von ¹²C, multipliziert mit seiner Atommasse, gibt einen numerisch identischen Wert für die relative Atommasse (12 Uma). Daher 12 g von 12 g von ¹²C entsprach einem Atom-Gramm; 16 g von ¹⁶Oder zu einem Atom-Zeichnen von Sauerstoff; 16 g Cho₄, Ein Molekül-Gramm für Methan und damit mit anderen Elementen oder Verbindungen.

Molmassen und Mol

Das Atom-Gramm und das Molekül-Gramm, mehr als Einheiten, bestanden aus den Molmassen von Atomen bzw. Molekülen.

Somit ist die Definition von Mol: die für die Anzahl der Atome in 12 g reine Kohlenstoff (oder 0,012 kg) vorhandene Einheit für die Anzahl der Atome). Und seinerseits bezeichnete N weiter als n_ZU.

Dann besteht die Avogadro -Zahl offiziell aus der Anzahl der Atome, die solche 12 g Kohlenstoff 12 ausmachen. Und seine Einheit ist das Mol und seine Derivate (Kmol, Mmol, LB-Mol usw.).

Die Molmassen sind molekulare (oder atomare) Massen, die nach Maulwürfen exprimiert werden.

Zum Beispiel die Molmasse des O₂ Es ist 32 g/mol; Das heißt, ein Mol Sauerstoffmoleküle hat eine Masse von 32 g und ein Molekül von oder₂ Es hat eine molekulare Masse von 32 u. Ebenso beträgt die Molmasse von H 1 g/mol: Ein Mol von H hat eine Masse von 1 g, und ein Atom von H hat eine Atommasse von 1 u.

Wie Avogadro -Zahl berechnet wird

Wie viel kostet ein Mol? Welcher Wert macht n_ZU so dass atomare und molekulare Massen den gleichen numerischen Wert wie Molmassen aufweisen? Zu wissen, dass die folgende Gleichung gelöst werden muss:

12 g ¹²C = n_ZU· Ma

Aber Ma ist 12 Uma.

12 g ¹²C = n_ZU· 12um

Wenn Sie wissen, wie viel ein Uma wert ist (1.667 10^-24 g) Sie können n direkt n berechnen_ZU:

N_ZU = (12g/2 · 10^-23G)

= 5.998 · 10²³ Atome von ¹²C

Ist diese Zahl identisch mit dem Beginn des Artikels identisch?? NEIN. Während Dezimalstellen dagegen spielen, gibt es viel genauere Berechnungen, um n zu bestimmen_ZU.

Genauere Messmethoden

Wenn die Definition eines Mol zuvor bekannt ist, insbesondere ein Mol Elektronen und die elektrische Ladung, die sie tragen (ungefähr 96500 c/mol), wobei die Last eines einzelnen Elektrons (1) kennt (1.602 × 10^–19C) Sie können n berechnen_ZU Auch auf diese Weise:

N_ZU = (96500 C/1.602 × 10^–19C)

= 6.0237203 · 10²³ Elektronen

Dieser Wert sieht noch besser aus.

Eine andere Möglichkeit, es zu berechnen, besteht aus x -Strahlkristallographie -Techniken, unter Verwendung einer 1 kg ultra -reinen Siliziumkugel. Dazu wird die Formel verwendet:

N_ZU = N(V_oder/V_M)

Wo N Es ist die Anzahl der Atome, die in der Einheitszelle eines Siliziumglas vorhanden sind (N= 8) und v_oder und v_M sind die Volumina der Einheitszelle bzw. Molaren. Wenn Sie die Variablen für Siliziumkristall kennen, können Sie die Avogadro -Nummer nach dieser Methode berechnen.

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Anwendungen

Die Avogadro -Zahl ermöglicht es, die abgründigen Mengen von Elementarpartikeln in einfachen Gramme auszudrücken, die in analytischen oder rudimentären Skalen gemessen werden können. Nicht nur das: Wenn ein Atomeigentum mit n multipliziert wird_ZU, seine Manifestation wird auf makroskopischen Skalen erhalten, die in der Welt und mit bloßem Auge sichtbar sind.

Daher und aus großer Grund wird gesagt, dass diese Zahl als Brücke zwischen mikroskopisch und makroskopisch fungiert. Es wird häufig vor allem in der Physikochemie gefunden, wenn versucht wird, das Verhalten von Molekülen oder Ionen mit dem ihrer physikalischen Phasen zu verknüpfen (Flüssigkeit, Soda oder fest).

Gelöste Übungen

In den Berechnungen wurden Abschnitt Abschnitt zwei Beispiele für Übungen unter Verwendung von N behandelt_ZU. Als nächstes werden zwei andere gelöst.

Übung 1

Was ist die Masse eines H -Moleküls₂ENTWEDER?

Wenn bekannt ist, dass sein Molenteig 18 g/mol beträgt, dann ist ein Mol von H -Molekülen₂Oder hat eine Masse von 18 Gramm; Aber die Frage spielt allein auf ein einzelnes Molekül an, allein. Um zu berechnen, besteht seine Masse aus Umwandlungsfaktoren:

(18g/mol h₂O) · (mol h₂O/6.02 · 10²³ H₂O) = 2,99 · 10^-23 G/Molekula H₂ENTWEDER

Das heißt ein H -Molekül₂Oder es hat eine Masse von 2,99 · 10^-23 G.

Übung 2

Wie viele Metallatome Disposio (DY) enthält ein Stück desselben, dessen Masse 26 g beträgt?

Der Atomteig der Disposio beträgt 162,5 u, gleich 162,5 g/mol unter Verwendung der Avogadro -Nummer. Auch hier werden die Umrechnungsfaktoren durchgeführt:

(26 g) · (Mol DY/162,5G) · (6,02 · 10)²³ Atome dy/mol dy) = 9,63 · 10²² Atome Dy

Dieser Wert ist 0,16 -mal kleiner als n_ZU (9.63 · 10²²/6.02 · 10²³), Und daher hat dieses Stück 0,16 Mol Tennium (auch in der Lage sein, mit 26/162,5 zu berechnen).

Verweise

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