Das Avogadros Nummer Es ist dasjenige, das angibt, wie viele Teilchen ein Mol Materie bilden. Es ist normalerweise mit dem Symbol N gekennzeichnetZU oder L und hat eine außergewöhnliche Größe: 6,02 · 102. 3, geschrieben in wissenschaftlicher Notation; Wenn es nicht verwendet wird, muss es vollständig geschrieben werden: 602000000000000000000000.
Um seine Verwendung zu vermeiden und zu erleichtern, ist es zweckmäßig, sich auf die Avogadro-Nummer zu beziehen, die es als Maulwurf bezeichnet. Dies ist der Name, der der Einheit gegeben wird, die einer solchen Menge von Teilchen (Atomen, Protonen, Neutronen, Elektronen usw.) entspricht. Wenn also ein Dutzend 12 Einheiten entspricht, umfasst ein Mol N.ZU Einheiten, was stöchiometrische Berechnungen vereinfacht.
Mathematisch gesehen ist die Zahl von Avogadro möglicherweise nicht die größte von allen. aber außerhalb des Bereichs der Wissenschaft würde die Verwendung, um die Menge eines Objekts anzuzeigen, die Grenzen der menschlichen Vorstellungskraft überschreiten.
Zum Beispiel würde ein Mol Bleistifte die Herstellung von 6,02 · 10 bedeuten2. 3 Einheiten, die die Erde ohne ihre Pflanzenlungen in dem Versuch verlassen. Wie dieses hypothetische Beispiel gibt es viele andere, die es uns ermöglichen, die Pracht und Anwendbarkeit dieser Zahl für astronomische Größen zu erahnen.
OhneZU und der Maulwurf spielt auf exorbitante Mengen von irgendetwas an, welchen Nutzen haben sie in der Wissenschaft? Wie gleich zu Beginn erwähnt: Sie ermöglichen es Ihnen, sehr kleine Partikel zu „zählen“, deren Anzahl selbst in vernachlässigbaren Mengen an Materie unglaublich groß ist..
Der kleinste Tropfen einer Flüssigkeit enthält Milliarden von Partikeln sowie die lächerlichste Menge eines bestimmten Feststoffs, die auf jeder Waage gewogen werden kann..
Um nicht auf wissenschaftliche Notationen zurückzugreifen, hilft der Maulwurf und gibt an, wie viel mehr oder weniger Sie von einer Substanz oder Verbindung in Bezug auf N habenZU. Zum Beispiel entspricht 1 g Silber etwa 9 · 10-3 Maulwurf; Mit anderen Worten, dieses Gramm "bewohnt" fast ein Hundertstel von N.ZU (5,6 10einundzwanzig Ag-Atome, ungefähr).
Artikelverzeichnis
Einige Leute glauben, dass Avogadros Zahl eine Konstante war, die von Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro aus Quaregna und Cerreto, besser bekannt als Amedeo Avogadro, bestimmt wurde; Dieser Wissenschaftler-Anwalt, der sich der Untersuchung der Eigenschaften von Gasen widmete und von der Arbeit von Dalton und Gay-Lussac inspiriert war, war jedoch nicht derjenige, der das N einführteZU.
Von Dalton erfuhr Amadeo Avogadro, dass sich die Gasmassen in konstanten Anteilen verbinden oder reagieren. Beispielsweise reagiert eine Wasserstoffmasse vollständig mit einer achtmal größeren Sauerstoffmasse; Wenn ein solches Verhältnis nicht erfüllt war, blieb eines der beiden Gase im Überschuss.
Von Gay-Lussac hingegen erfuhr er, dass die Gasmengen in einer festen Beziehung reagieren. Somit reagieren zwei Volumen Wasserstoff mit einem Volumen Sauerstoff, um zwei Volumen Wasser zu erzeugen (in Form von Dampf angesichts der hohen erzeugten Temperaturen)..
1811 verdichtete Avogadro seine Ideen, um seine molekulare Hypothese zu formulieren, in der er erklärte, dass der Abstand zwischen gasförmigen Molekülen konstant ist, solange sich Druck und Temperatur nicht ändern. Dieser Abstand definiert dann das Volumen, das ein Gas in einem Behälter mit erweiterbaren Barrieren (z. B. einem Ballon) einnehmen kann..
Bei einer Masse von Gas A, mZU, und eine Masse von Gas B, mB., mZU und MB. Sie haben unter normalen Bedingungen das gleiche Volumen (T = 0ºC und P = 1 atm), wenn beide idealen Gase die gleiche Anzahl von Molekülen haben. Dies war die heutige Hypothese von Avogadro.
Aus seinen Beobachtungen folgerte er auch, dass die Beziehung zwischen den Dichten der Gase, wiederum A und B, dieselbe ist wie die ihrer relativen Molekularmassen (ρZU/ ρB. = M.ZU/ M.B.).
Sein größter Erfolg war die Einführung des Begriffs "Molekül", wie er heute bekannt ist. Avogadro behandelte Wasserstoff, Sauerstoff und Wasser als Moleküle und nicht als Atome.
Die Idee seiner zweiatomigen Moleküle stieß im 19. Jahrhundert bei Chemikern auf starken Widerstand. Obwohl Amadeo Avogadro an der Universität von Turin Physik lehrte, wurde seine Arbeit nicht sehr gut angenommen und im Schatten von Experimenten und Beobachtungen renommierterer Chemiker wurde seine Hypothese für fünfzig Jahre begraben..
Selbst der Beitrag des bekannten Wissenschaftlers André Ampere, der die Hypothese von Avogadro unterstützte, reichte den Chemikern nicht aus, um ernsthaft darüber nachzudenken.
Erst auf dem Kongress von Karlsruhe im Jahr 1860 rettete der junge italienische Chemiker Stanislao Cannizzaro Avogadros Arbeit als Reaktion auf das Chaos aufgrund des Mangels an Atommassen und zuverlässigen und festen chemischen Gleichungen..
Die sogenannte "Avogadro-Nummer" wurde fast hundert Jahre später vom französischen Physiker Jean Baptiste Perrin eingeführt. Er ermittelte eine ungefähre Angabe von N.ZU durch verschiedene Methoden aus seiner Arbeit über Brownsche Bewegung.
Avogadros Nummer und der Maulwurf sind verwandt; Die zweite existierte jedoch vor der ersten.
In Kenntnis der relativen Massen der Atome wurde die Atommasseneinheit (amu) als ein Zwölftel eines Kohlenstoff-12-Isotopenatoms eingeführt; ungefähr die Masse eines Protons oder Neutrons. Auf diese Weise war Kohlenstoff bekanntermaßen zwölfmal schwerer als Wasserstoff; was ist gleichbedeutend zu sagen, 12C wiegt 12u und 1H wiegt 1 u.
Wie viel Masse hat ein Amu jedoch wirklich? Wie wäre es auch möglich, die Masse derart kleiner Partikel zu messen? Dann kam die Idee des Grammatoms und des Grammmoleküls, die später durch den Mol ersetzt wurden. Diese Einheiten verbanden das Gramm bequem wie folgt mit dem Amu:
12 g 12C = N ma
Eine Anzahl von N Atomen von 12C multipliziert mit seiner Atommasse ergibt einen Wert, der numerisch mit der relativen Atommasse (12 amu) identisch ist. Daher 12 g 12C entsprach einem Grammatom; 16 g 16Oder zu einem Grammatom Sauerstoff; 16 g CH4, ein Gramm-Molekül für Methan und so weiter mit anderen Elementen oder Verbindungen.
Das Grammatom und das Grammmolekül bestanden nicht aus Einheiten, sondern aus den Molmassen der Atome bzw. Moleküle..
Somit wird die Definition eines Mols: die Einheit, die für die Anzahl der Atome bestimmt ist, die in 12 g reinem Kohlenstoff-12 (oder 0,012 kg) vorhanden sind. Und seinerseits wurde N zufällig als N bezeichnetZU.
Die Zahl von Avogadro besteht also formal aus der Anzahl der Atome, aus denen solche 12 g Kohlenstoff 12 bestehen. und seine Einheit ist das Mol und seine Derivate (kmol, mmol, lb-Mol usw.).
Molmassen sind molekulare (oder atomare) Massen, ausgedrückt als Funktion von Molen.
Zum Beispiel die Molmasse von O.zwei beträgt 32 g / mol; Das heißt, ein Mol Sauerstoffmoleküle hat eine Masse von 32 g und ein Molekül O.zwei es hat eine molekulare Masse von 32 u. In ähnlicher Weise beträgt die Molmasse von H 1 g / mol: Ein Mol H-Atome hat eine Masse von 1 g und ein H-Atom hat eine Atommasse von 1 u.
Wie viel kostet ein Maulwurf? Was ist der Wert von N.ZU so dass die Atom- und Molekularmassen den gleichen numerischen Wert wie die Molmassen haben? Um dies herauszufinden, muss die folgende Gleichung gelöst werden:
12 g 12C = N.ZUMa
Aber ma ist 12 uma.
12 g 12C = N.ZU12uma
Wenn bekannt ist, wie viel ein Amu wert ist (1.667 10-24 g) können Sie N direkt berechnenZU::
N.ZU = (12 g / 2 10-2. 3G)
= 5.998 102. 3 Atome von 12C.
Ist diese Nummer identisch mit der am Anfang des Artikels angegebenen? Nein. Obwohl Dezimalstellen gegeneinander arbeiten, gibt es viel genauere Berechnungen, um N zu bestimmenZU.
Wenn die Definition eines Mols bereits bekannt ist, insbesondere eines Mols Elektronen und der elektrischen Ladung, die sie tragen (ungefähr 96.500 C / mol), ist die Ladung eines einzelnen Elektrons bekannt (1,602 × 10)−19C) können Sie N berechnenZU auch auf diese Weise:
N.ZU = (96500 C / 1,602 × 10−19C)
= 6,0237203 102. 3 Elektronen
Dieser Wert sieht noch besser aus.
Eine andere Methode zur Berechnung besteht in röntgenkristallographischen Techniken unter Verwendung einer 1 kg hochreinen Siliziumkugel. Hierzu wird die Formel verwendet:
N.ZU = n(V.oder/ V.m)
Wo n ist die Anzahl der Atome, die in der Elementarzelle eines Siliziumkristalls vorhanden sind (n= 8) und V.oder und V.m sind die Einheitszellen- bzw. Molvolumina. Wenn die Variablen für den Siliziumkristall bekannt sind, kann die Avogadro-Zahl mit dieser Methode berechnet werden.
Die Avogadro-Zahl ermöglicht es im Wesentlichen, die abgrundtiefen Mengen an Elementarteilchen in einfachen Gramm auszudrücken, die in analytischen oder rudimentären Waagen gemessen werden können. Nicht nur das: wenn eine atomare Eigenschaft mit N multipliziert wirdZU, seine Manifestation wird in makroskopischen Maßstäben erhalten, die in der Welt und mit bloßem Auge sichtbar sind.
Daher soll diese Zahl aus gutem Grund als Brücke zwischen dem Mikroskopischen und dem Makroskopischen fungieren. Es wird häufig vor allem in der Physikochemie gefunden, wenn versucht wird, das Verhalten von Molekülen oder Ionen mit dem ihrer physikalischen Phasen (flüssig, gasförmig oder fest) zu verknüpfen..
Im Abschnitt Berechnungen wurden zwei Beispiele für Übungen mit N behandeltZU. Dann werden wir zwei weitere lösen.
Was ist die Masse eines Moleküls von H.zweiODER?
Wenn bekannt ist, dass seine Molmasse 18 g / mol beträgt, dann ein Mol H-MolekülezweiOder es hat eine Masse von 18 Gramm; Die Frage bezieht sich jedoch nur auf ein einzelnes Molekül. Um dann seine Masse zu berechnen, werden die Umrechnungsfaktoren verwendet:
(18 g / mol H.zweiO) · (mol H.zweiO / 6.02 102. 3 H-MolekülezweiO) = 2,99 · 10-2. 3 g / Molekül H.zweiODER
Das heißt, ein Molekül von H.zweiOder es hat eine Masse von 2,99 · 10-2. 3 G.
Wie viele Atome Dysprosiummetall (Dy) enthalten ein Stück davon mit einer Masse von 26 g?
Die Atommasse von Dysprosium beträgt 162,5 u, was 162,5 g / mol unter Verwendung der Avogadro-Zahl entspricht. Wieder fahren wir mit den Umrechnungsfaktoren fort:
(26 g) · (Mol Dy / 162,5 g) · (6,02 · 102. 3 Atome Dy / mol Dy) = 9,63 · 1022 Dy-Atome
Dieser Wert ist 0,16 mal kleiner als N.ZU (9,63 · 1022/ 6.02 102. 3), und daher hat das Stück 0,16 Mol Dysprosium (kann auch mit 26 / 162,5 rechnen).
Bisher hat noch niemand einen Kommentar zu diesem Artikel abgegeben.