De Avogadro's nummer Het is degene die aangeeft uit hoeveel deeltjes een mol materie bestaat. Het wordt normaal gesproken aangeduid met het symbool NNAAR of L, en heeft een buitengewone omvang: 6,02 · 102. 3, geschreven in wetenschappelijke notatie; als het niet wordt gebruikt, moet het volledig worden geschreven: 602000000000000000000000.
Om het gebruik ervan te vermijden en te vergemakkelijken, is het handig om naar het nummer van Avogadro te verwijzen door het een mol te noemen; dit is de naam die aan de eenheid wordt gegeven die overeenkomt met een dergelijke hoeveelheid deeltjes (atomen, protonen, neutronen, elektronen, enz.). Dus als een dozijn overeenkomt met 12 eenheden, omvat een mol NNAAR eenheden, waardoor stoichiometrische berekeningen worden vereenvoudigd.
Wiskundig gezien is het aantal van Avogadro misschien niet het grootste van allemaal; maar buiten het domein van de wetenschap zou het gebruik ervan om de hoeveelheid van een object aan te duiden de grenzen van de menselijke verbeelding overschrijden.
Een mol potloden zou bijvoorbeeld de productie van 6,02 · 10 betekenen2. 3 eenheden, waarbij ze de aarde verlaten zonder de plantenlongen in de poging. Net als dit hypothetische voorbeeld zijn er nog vele andere, waardoor we een glimp kunnen opvangen van de pracht en toepasbaarheid van dit getal voor astronomische grootheden.
ZonderNAAR en de mol zinspelen op exorbitante hoeveelheden van wat dan ook, wat voor nut hebben ze in de wetenschap? Zoals aan het begin al werd gezegd: ze stellen je in staat om zeer kleine deeltjes te 'tellen', waarvan het aantal ongelooflijk groot is, zelfs in verwaarloosbare hoeveelheden materie..
De kleinste druppel van een vloeistof bevat miljarden deeltjes, evenals de meest belachelijke hoeveelheid van een bepaalde vaste stof die op elke weegschaal kan worden gewogen..
Om niet zijn toevlucht te nemen tot wetenschappelijke notaties, komt de mol te hulp en geeft aan hoeveel, meer of minder, je hebt van een stof of verbinding met betrekking tot NNAAR. 1 gram zilver komt bijvoorbeeld overeen met ongeveer 9,10-3 mol; Met andere woorden, die gram "bewoont" bijna een honderdste van NNAAR (5,6 10eenentwintig Ag-atomen, ongeveer).
Artikel index
Sommige mensen geloven dat het aantal van Avogadro een constante was, bepaald door Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro van Quaregna en Cerreto, beter bekend als Amedeo Avogadro; Deze wetenschapper-advocaat, toegewijd aan het bestuderen van de eigenschappen van gassen en geïnspireerd door het werk van Dalton en Gay-Lussac, was echter niet degene die de NNAAR.
Van Dalton leerde Amadeo Avogadro dat de massa's gassen in constante verhoudingen combineren of reageren. Een massa waterstof reageert bijvoorbeeld volledig met een acht keer grotere massa zuurstof; als aan dat aandeel niet werd voldaan, bleef een van de twee gassen in overmaat.
Van Gay-Lussac leerde hij daarentegen dat de volumes van gassen in een vaste relatie reageren. Dus twee volumes waterstof reageren met een van zuurstof om twee volumes water te produceren (in de vorm van stoom, gezien de hoge temperaturen die worden gegenereerd).
In 1811 verdichtte Avogadro zijn ideeën om zijn moleculaire hypothese te formuleren, waarin hij uitlegde dat de afstand die gasvormige moleculen scheidt constant is zolang druk en temperatuur niet veranderen. Deze afstand bepaalt dus het volume dat een gas kan innemen in een container met uitzetbare barrières (bijvoorbeeld een ballon).
Dus gegeven een massa van gas A, mNAAR, en een gasmassa B, mB, mNAAR en MB ze zullen hetzelfde volume hebben onder normale omstandigheden (T = 0ºC en P = 1 atm) als beide ideale gassen hetzelfde aantal moleculen hebben; dit was de hypothese, de huidige wet, van Avogadro.
Uit zijn waarnemingen leidde hij ook af dat de relatie tussen de dichtheden van de gassen, wederom A en B, dezelfde is als die van hun relatieve moleculaire massa (ρNAAR/ ρB = MNAAR/ MB.
Zijn grootste succes was de introductie van de term 'molecuul' zoals die tegenwoordig bekend staat. Avogadro behandelde waterstof, zuurstof en water als moleculen en niet als atomen.
Het idee van zijn diatomische moleculen stuitte in de 19e eeuw op sterke weerstand bij chemici. Hoewel Amadeo Avogadro natuurkunde doceerde aan de Universiteit van Turijn, werd zijn werk niet erg goed geaccepteerd en onder de schaduw van experimenten en observaties door meer gerenommeerde scheikundigen, lag zijn hypothese vijftig jaar lang begraven..
Zelfs de bijdrage van de bekende wetenschapper André Ampere, die de hypothese van Avogadro ondersteunde, was voor chemici niet voldoende om er serieus over na te denken.
Pas op het congres van Karlsruhe, Duitsland in 1860, redde de jonge Italiaanse chemicus Stanislao Cannizzaro het werk van Avogadro als reactie op de chaos door het gebrek aan atoommassa's en betrouwbare en solide chemische vergelijkingen..
Wat bekend staat als 'Avogadro's nummer', werd bijna honderd jaar later geïntroduceerd door de Franse natuurkundige Jean Baptiste Perrin. Hij bepaalde een benadering van NNAAR door verschillende methoden uit zijn werk over de Brownse beweging.
Het nummer van Avogadro en de mol zijn gerelateerd; de tweede bestond echter vóór de eerste.
Omdat we de relatieve massa van de atomen kennen, werd de atomaire massa-eenheid (amu) geïntroduceerd als een twaalfde van een koolstof-12-isotoopatoom; ongeveer de massa van een proton of neutron. Op deze manier was bekend dat koolstof twaalf keer zwaarder was dan waterstof; wat is hetzelfde om te zeggen, 12C weegt 12u, en 1H weegt 1 u.
Hoeveel massa is een amu echter echt gelijk? En hoe zou het mogelijk zijn om de massa van zulke kleine deeltjes te meten? Toen kwam het idee van het gramatoom en grammolecuul, die later werden vervangen door de mol. Deze eenheden hebben de gram gemakkelijk als volgt met de amu verbonden:
12 g 12C = N ma
Een aantal N-atomen van 12C, vermenigvuldigd met zijn atomaire massa, geeft een numeriek identieke waarde aan de relatieve atomaire massa (12 amu). Daarom 12 g 12C was gelijk aan één gramatoom; 16 g 16Of, naar een gramatoom zuurstof; 16 g CH4, een grammolecuul voor methaan, enzovoort met andere elementen of verbindingen.
Het gramatoom en het grammolecuul, in plaats van eenheden, bestonden uit respectievelijk de molecuulgewichten van de atomen en moleculen..
De definitie van een mol wordt dus: de eenheid die is aangewezen voor het aantal atomen dat aanwezig is in 12 g zuiver koolstof-12 (of 0,012 kg). En van zijn kant werd N toevallig aangeduid als NNAAR.
Het getal van Avogadro bestaat dus formeel uit het aantal atomen waaruit zo'n 12 g koolstof 12 bestaat; en zijn eenheid is de mol en zijn derivaten (kmol, mmol, lb-mol, enz.).
Molaire massa's zijn moleculaire (of atomaire) massa's uitgedrukt als functie van mollen.
Bijvoorbeeld de molaire massa van Otwee is 32 g / mol; dat wil zeggen, één mol zuurstofmoleculen heeft een massa van 32 g en één molecuul Otwee het heeft een molecuulmassa van 32 u. Evenzo is de molaire massa van H 1 g / mol: één mol H-atomen heeft een massa van 1 g en één H-atoom heeft een atoommassa van 1 u.
Hoeveel kost een mol? Wat is de waarde van NNAAR zodat de atomaire en moleculaire massa dezelfde numerieke waarde hebben als de molaire massa? Om erachter te komen, moet de volgende vergelijking worden opgelost:
12 g 12C = NNAARMa
Maar ma is 12 uma.
12 g 12C = NNAAR12uma
Als bekend is hoeveel een amu waard is (1.667 10-24 g), kunt u N direct berekenenNAAR
NNAAR = (12 g / 2 10-2. 3g)
= 5.998 102. 3 atomen van 12C
Is dit nummer identiek aan het nummer aan het begin van het artikel? Nee. Hoewel decimalen elkaar tegenwerken, zijn er veel nauwkeurigere berekeningen om N te bepalenNAAR.
Als de definitie van een mol eerder bekend was, vooral een mol elektronen en de elektrische lading die ze dragen (ongeveer 96.500 C / mol), wetende dat de lading van een individueel elektron (1,602 x 10-19C), kunt u N berekenenNAAR ook op deze manier:
NNAAR = (96500 C / 1,602 × 10-19C)
= 6.0237203 102. 3 elektronen
Deze waarde ziet er nog beter uit.
Een andere manier om het te berekenen bestaat uit röntgenkristallografische technieken, waarbij gebruik wordt gemaakt van een ultrazuivere siliciumbol van 1 kg. Hiervoor wordt de formule gebruikt:
NNAAR n(V.of/ Vm
Waar n is het aantal atomen dat aanwezig is in de eenheidscel van een siliciumkristal (n= 8), en Vof en Vm zijn respectievelijk de eenheidscel- en molaire volumes. Als u de variabelen voor het siliciumkristal kent, kan het Avogadro-getal met deze methode worden berekend.
Het getal van Avogadro maakt het in wezen mogelijk om de hopeloze hoeveelheden elementaire deeltjes in eenvoudige grammen uit te drukken, die kunnen worden gemeten in analytische of rudimentaire balansen. Niet alleen dit: als een atomaire eigenschap wordt vermenigvuldigd met NNAAR, zijn manifestatie zal worden verkregen op macroscopische schaal, zichtbaar in de wereld en met het blote oog.
Daarom, en terecht, zou dit aantal functioneren als een brug tussen het microscopisch en het macroscopisch. Het wordt vaak gevonden, vooral in de fysicochemie, wanneer men probeert het gedrag van moleculen of ionen te koppelen aan dat van hun fysische fasen (vloeibaar, gasvormig of vast).
In de sectie berekeningen werden twee voorbeelden van oefeningen behandeld met NNAAR. Dan gaan we door met het oplossen van nog twee.
Wat is de massa van een molecuul van H.tweeOF?
Als bekend is dat de molaire massa 18 g / mol is, dan is één mol H-moleculentweeOf het heeft een massa van 18 gram; maar de vraag verwijst alleen naar een individueel molecuul. Om vervolgens de massa te berekenen, worden de conversiefactoren gebruikt:
(18 g / mol H.tweeO) · (mol HtweeO / 6.02 102. 3 H-moleculentweeO) = 2,99 · 10-2. 3 g / molecuul HtweeOF
Dat wil zeggen, een molecuul HtweeOf het heeft een massa van 2,99 · 10-2. 3 g.
Hoeveel atomen van dysprosiummetaal (Dy) zullen een stuk ervan bevatten met een massa van 26 g?
De atoommassa van dysprosium is 162,5 u, gelijk aan 162,5 g / mol met behulp van het getal van Avogadro. Nogmaals, we gaan verder met de conversiefactoren:
(26 g) · (mol Dy / 162,5 g) · (6,02 · 102. 3 atomen Dy / mol Dy) = 9,63 · 1022 Dy-atomen
Deze waarde is 0,16 keer kleiner dan NNAAR (9,63 · 1022/ 6.02 102. 3), en daarom heeft dat stuk 0,16 mol dysprosium (ook kunnen rekenen met 26 / 162,5).
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.