Biografier Kjennetegn Analyse
Utvide
Hjem ›

Mengden av stoff er konstant avogadro molar masse. Atommasseenhet

Føflekk er mengden stoff som inneholder samme mengde strukturelle elementer, hvor mange atomer er det i 12 g av 12 C, og de strukturelle elementene er vanligvis atomer, molekyler, ioner osv. Massen til 1 mol av et stoff, uttrykt i gram, er numerisk lik dets mol. masse. Således har 1 mol natrium en masse på 22,9898 g og inneholder 6,02·10 23 atomer; 1 mol kalsiumfluorid CaF 2 har en masse på (40,08 + 2 18,998) = 78,076 g og inneholder 6,02 10 23 molekyler, det samme gjør 1 mol karbontetraklorid CCl 4, hvis masse er (12,011,1 + 53,333) g osv.

Avogadros lov.

Ved begynnelsen av utviklingen av atomteorien (1811) la A. Avogadro frem en hypotese som innebærer at like store volumer av ideelle gasser ved samme temperatur og trykk inneholder samme nummer molekyler. Senere ble det vist at denne hypotesen er en nødvendig konsekvens kinetisk teori, og er nå kjent som Avogadros lov. Den kan formuleres som følger: en mol av en hvilken som helst gass ved samme temperatur og trykk opptar samme volum, ved standard temperatur og trykk (0 ° C, 1,01×10 5 Pa) lik 22,41383 liter. Denne mengden er kjent som molarvolumet til en gass.

Avogadro selv estimerte ikke antall molekyler i et gitt volum, men han forsto at dette var en veldig stor verdi. Det første forsøket på å finne antall molekyler som opptar et gitt volum ble gjort i 1865 av J. Loschmidt; det ble funnet at i 1 cm 3 ideell gass under normale (standard) forhold inneholder den 2,68675Х10 19 molekyler. Etter navnet på denne forskeren ble den angitte verdien kalt Loschmidt-tallet (eller konstanten). Siden har den blitt utviklet stort antall uavhengige metoder for å bestemme Avogadros nummer. Den utmerkede overensstemmelsen mellom de oppnådde verdiene er overbevisende bevis på den virkelige eksistensen av molekylene.

Loschmidt-metoden

er kun av historisk interesse. Det er basert på antakelsen om at flytende gass består av tettpakkede sfæriske molekyler. Ved å måle volumet av væske som ble dannet fra et gitt volum gass, og vite omtrentlig volumet av gassmolekyler (dette volumet kan representeres basert på noen egenskaper ved gassen, som viskositet), oppnådde Loschmidt et estimat av Avogadros antall ~10 22.

Bestemmelse basert på måling av ladningen til et elektron.

En enhet for mengde elektrisitet kjent som Faraday-tallet F, er ladningen som bæres av ett mol elektroner, dvs. F = Ne, Hvor e- elektronladning, N- antall elektroner i 1 mol elektroner (dvs. Avogadros tall). Faraday-tallet kan bestemmes ved å måle mengden elektrisitet som kreves for å løse opp eller utfelle 1 mol sølv. Nøye målinger utført av US National Bureau of Standards ga verdien F= 96490,0 C, og elektronladningen, målt ved forskjellige metoder (spesielt i eksperimentene til R. Millikan), er lik 1,602×10 –19 C. Herfra kan du finne N. Denne metoden for å bestemme Avogadros tall ser ut til å være en av de mest nøyaktige.

Perrins eksperimenter.

Basert på kinetisk teori ble det oppnådd et uttrykk inkludert Avogadros tall som beskriver reduksjonen i tettheten til en gass (for eksempel luft) med høyden på kolonnen til denne gassen. Hvis det var mulig å beregne antall molekyler i 1 cm 3 gass i to forskjellige høyder, så vha. ved det angitte uttrykket, kunne vi finne N. Dessverre er dette umulig å gjøre fordi molekyler er usynlige. Men i 1910 viste J. Perrin at det nevnte uttrykket også gjelder for suspensjoner kolloidale partikler, som er synlige under mikroskopet. Telling av antall partikler lokalisert i forskjellige høyder i suspensjonskolonnen ga Avogadros tall 6,82×10 23 . Fra en annen serie eksperimenter der rot-middel-kvadratforskyvningen av kolloidale partikler som et resultat av deres Brownsk bevegelse, Perren fikk verdien N= 6,86×10 23. Deretter gjentok andre forskere noen av Perrins eksperimenter og oppnådde verdier som stemmer godt overens med de som for tiden er akseptert. Det skal bemerkes at Perrins eksperimenter markerte et vendepunkt i forskernes holdning til atomteorien om materie - tidligere anså noen forskere det som en hypotese. V. Ostwald, fremragende kjemiker på den tiden, uttrykte denne endringen i synspunkter på denne måten: "Korsvaret mellom Brownsk bevegelse og kravene til den kinetiske hypotesen ... tvang selv de mest pessimistiske vitenskapsmennene til å snakke om eksperimentelle bevis for atomteorien."

Beregninger med Avogadros tall.

Ved å bruke Avogadros tall ble nøyaktige verdier av massen av atomer og molekyler av mange stoffer oppnådd: natrium, 3,819×10 –23 g (22,9898 g/6,02×10 23), karbontetraklorid, 25,54×10 –23 g, etc. . Det kan også vises at 1 g natrium bør inneholde omtrent 3×10 22 atomer av dette grunnstoffet.
Se også

Avogadros lov

Ved begynnelsen av utviklingen av atomteorien (), la A. Avogadro frem en hypotese som sier at like store volumer av ideelle gasser inneholder samme antall molekyler ved samme temperatur og trykk. Denne hypotesen ble senere vist å være en nødvendig konsekvens av den kinetiske teorien, og er nå kjent som Avogadros lov. Den kan formuleres som følger: en mol av en hvilken som helst gass ved samme temperatur og trykk opptar samme volum, under normale forhold lik 22,41383 . Denne mengden er kjent som molarvolumet til en gass.

Avogadro selv estimerte ikke antall molekyler i et gitt volum, men han forsto at dette var en veldig stor verdi. Det første forsøket på å finne antall molekyler som opptar et gitt volum ble gjort i året J. Loschmidt. Fra Loschmidts beregninger fulgte det at for luft er antall molekyler per volumenhet 1,81·10 18 cm −3, som er omtrent 15 ganger mindre sann mening. Åtte år senere ga Maxwell et mye nærmere anslag på «omtrent 19 millioner millioner millioner» molekyler per kubikkcentimeter, eller 1,9 10 19 cm −3. Faktisk inneholder 1 cm³ av en ideell gass under normale forhold 2,68675·10 19 molekyler. Denne mengden ble kalt Loschmidt-tallet (eller konstanten). Siden den gang er det utviklet et stort antall uavhengige metoder for å bestemme Avogadros tall. Den utmerkede overensstemmelsen mellom de oppnådde verdiene gir sterke bevis på det faktiske antallet molekyler.

Måler en konstant

Data i denne artikkelen er fra desember 2011.

Den offisielt aksepterte verdien for Avogadros nummer i dag ble målt i 2010. Til dette ble det brukt to kuler laget av silisium-28. Kulene ble oppnådd ved Leibniz Institute for Crystallography og polert ved Australian Center for Precision Optics så jevnt at høydene på fremspringene på overflaten deres ikke oversteg 98 nm. For deres produksjon ble det brukt silisium-28 med høy renhet, isolert i Nizhny Novgorod Institute Kjemi av høy-rene stoffer fra det russiske vitenskapsakademiet fra silisiumtetrafluorid, sterkt anriket på silisium-28, oppnådd ved Central Mechanical Engineering Design Bureau i St. Petersburg.

Å ha slike nesten ideelle objekter, er det mulig å høy nøyaktighet telle antall silisiumatomer i ballen og dermed bestemme Avogadros tall. Ifølge de oppnådde resultatene er det lik 6,02214084(18)×10 23 mol −1 .

Forholdet mellom konstanter

  • Gjennom produktet av Boltzmanns konstant, Universal Gas Constant, R=kN EN.
  • Faradays konstant uttrykkes gjennom produktet av den elementære elektriske ladningen og Avogadros tall, F=eN EN.

Se også

Notater

Litteratur

  • Avogadros nummer // Great Soviet Encyclopedia

Wikimedia Foundation.

2010.

Colliers leksikon Fra skolekurs

Men hvorfor er Avogadros konstant (på ukrainsk "ble Avogadro") lik akkurat denne verdien? Det er ikke noe svar på dette spørsmålet i lærebøker, og kjemihistorikere tilbyr mest forskjellige versjoner. Det ser ut til at Avogadros nummer har en viss hemmelig betydning. Tross alt er det magiske tall, som noen inkluderer pi, Fibonacci-tall, syv (i øst, åtte), 13, etc. Vi vil bekjempe informasjonsvakuumet. Vi vil ikke snakke om hvem Amedeo Avogadro er, og hvorfor et krater på Månen også ble navngitt til ære for denne forskeren, i tillegg til loven han formulerte og konstanten han fant. Det er allerede skrevet mange artikler om dette.

For å være presis var jeg ikke involvert i å telle molekyler eller atomer i noe spesifikt volum. Den første som prøvde å finne ut hvor mange molekyler gass

inneholdt i et gitt volum ved samme trykk og temperatur, var Joseph Loschmidt, og dette var i 1865. Som et resultat av sine eksperimenter kom Loschmidt til den konklusjon at i ett kubikkcentimeter eventuell gass i normale forhold er 2,68675 . 10^19 molekyler.

Deretter ble uavhengige metoder oppfunnet for å bestemme Avogadros tall, og siden resultatene stort sett var konsistente, talte dette nok en gang til fordel for den faktiske eksistensen av molekyler. På for øyeblikket antall metoder oversteg 60, men i siste årene forskere prøver å ytterligere forbedre nøyaktigheten av estimatet for å introdusere en ny definisjon av begrepet "kilogram". Så langt har kilogrammet blitt sammenlignet med en valgt materialstandard uten noen grunnleggende definisjon.

La oss imidlertid gå tilbake til spørsmålet vårt - hvorfor denne konstanten er lik 6,022. 10^23?

I kjemi ble det i 1973, for enkelhets skyld i beregninger, foreslått å introdusere et slikt konsept som "mengde stoff". Føflekken ble den grunnleggende enheten for å måle mengde. I følge IUPAC-anbefalingene er mengden av ethvert stoff proporsjonal med mengden av dets spesifikke elementærpartikler. Proporsjonalitetskoeffisienten avhenger ikke av typen stoff, og Avogadros tall er dets gjensidige.

For klarhetens skyld, la oss ta et eksempel. Som kjent fra definisjonen av atommasseenheten, kl. tilsvarer en tolvtedel av massen til ett karbonatom 12C og er 1,66053878,10^(−24) gram. Hvis du multipliserer 1 amu. ved Avogadros konstant får vi 1.000 g/mol. La oss nå ta litt beryllium. I følge tabellen er massen til ett berylliumatom 9,01 amu. La oss beregne hva en mol atomer av dette elementet er lik:

6,02 x 10^23 mol-1 * 1,66053878x10^(−24) gram * 9,01 = 9,01 gram/mol.

Dermed viser det seg at den numerisk sammenfaller med den atomære.

Avogadros konstant ble spesielt valgt slik at den molare massen tilsvarte en atom- eller dimensjonsløs mengde - relativ molekylær Vi kan si at Avogadros tall på den ene siden skylder utseendet til masseenheten, og på den andre siden. generelt akseptert enhet for å sammenligne masse - gram.

Doktor i fysiske og matematiske vitenskaper Evgeniy Meilikhov

Introduksjon (forkortet) til boken: Meilikhov E. Z. Avogadros nummer. Hvordan se et atom. - Dolgoprudny: Publishing House "Intelligence", 2017.

Den italienske vitenskapsmannen Amedeo Avogadro, en samtidig av A. S. Pushkin, var den første som forsto at antall atomer (molekyler) i ett gram-atom (mol) av et stoff er det samme for alle stoffer. Å kjenne dette tallet åpner veien for å estimere størrelsen på atomer (molekyler). I løpet av Avogadros levetid fikk ikke hypotesen hans behørig anerkjennelse.

Dedikert til historien til Avogadros nummer ny bok Evgeniy Zalmanovich Meilikhov, professor ved MIPT, sjefforsker ved National Research Center "Kurchatov Institute".

Hvis, som et resultat av en global katastrofe, all akkumulert kunnskap ble ødelagt og bare én setning kom til fremtidige generasjoner av levende vesener, hvilken uttalelse, sammensatt av minst antall ord, ville bringe mest informasjon? Jeg tror at dette er atomhypotesen: ...alle legemer består av atomer – små legemer i kontinuerlig bevegelse.
R. Feynman. Feynman foreleser i fysikk

Avogadros tall (Avogadros konstant, Avogadros konstant) er definert som antall atomer i 12 gram av den rene isotopen karbon-12 (12 C). Det er vanligvis betegnet som N A, sjeldnere L. Verdien av Avogadros nummer anbefalt av CODATA ( arbeidsgruppe i henhold til fundamentale konstanter) i 2015: N A = 6,02214082(11)·10 23 mol -1. En mol er mengden av et stoff som inneholder N A-strukturelementer (det vil si samme antall grunnstoffer som det er atomer i 12 g av 12 C), og strukturelementene er vanligvis atomer, molekyler, ioner osv. Ved definisjon er en atommasseenhet (a.u. .m.) lik 1/12 av massen til et atom på 12 C. En mol (gram-mol) av et stoff har en masse (molar masse), som når den uttrykkes i gram, er numerisk lik molekylmassen til dette stoffet (uttrykt i atommasseenheter). For eksempel: 1 mol natrium har en masse på 22,9898 g og inneholder (omtrent) 6,02 10 23 atomer, 1 mol kalsiumfluorid CaF 2 har en masse på (40,08 + 2 18,998) = 78,076 g og inneholder ca. 02·10 23 molekyler.

På slutten av 2011, på den XXIV generalkonferansen om vekter og mål, ble det enstemmig vedtatt et forslag om å definere føflekken i en fremtidig versjon Internasjonalt system enheter (SI) på en måte som unngår å være knyttet til definisjonen av gram. Det forventes at føflekken i 2018 vil bli bestemt direkte av Avogadro-nummeret, som vil bli tildelt en nøyaktig (uten feil) verdi basert på resultatene av målinger anbefalt av CODATA. I mellomtiden er ikke Avogadros tall en akseptert verdi, men en målbar verdi.

Denne konstanten er oppkalt etter den berømte italienske kjemikeren Amedeo Avogadro (1776-1856), som, selv om han selv ikke kjente til dette tallet, forsto at det var en veldig stor verdi. Ved begynnelsen av utviklingen av atomteorien la Avogadro frem en hypotese (1811), ifølge hvilken like store volumer av ideelle gasser inneholder samme antall molekyler ved samme temperatur og trykk. Denne hypotesen ble senere vist å være en konsekvens av den kinetiske teorien om gasser, og er nå kjent som Avogadros lov. Den kan formuleres som følger: en mol av en hvilken som helst gass ved samme temperatur og trykk opptar samme volum, under normale forhold lik 22,41383 liter (normale forhold tilsvarer trykk P 0 = 1 atm og temperatur T 0 = 273,15 K). Denne mengden er kjent som molar volum gass

Det første forsøket på å finne antall molekyler som opptar gitt volum, utført i 1865 av J. Loschmidt. Fra beregningene hans fulgte det at antall molekyler per volumenhet luft er 1,8 10 18 cm -3, som, som det viste seg, er omtrent 15 ganger mindre riktig verdi. Åtte år senere ga J. Maxwell et anslag mye nærmere sannheten - 1,9·10 19 cm -3. Til slutt, i 1908, ga Perrin et akseptabelt estimat: N A = 6,8·10 23 mol -1 Avogadros tall, funnet fra eksperimenter på Brownsk bevegelse.

Siden den gang er det utviklet et stort antall uavhengige metoder for å bestemme Avogadros tall, og mer nøyaktige målinger har vist at faktisk 1 cm 3 av en ideell gass under normale forhold inneholder (omtrent) 2,69 10 19 molekyler. Denne mengden kalles Loschmidt-tallet (eller konstanten). Det tilsvarer Avogadros tall N A ≈ 6,02·10 23.

Avogadros tall er en av de viktige fysiske konstantene som spilte en stor rolle i utviklingen naturvitenskap. Men er det en "universell (fundamental) fysisk konstant"? Selve begrepet er udefinert og forbindes vanligvis med en mer eller mindre detaljert tabell numeriske verdier fysiske konstanter som bør brukes når man løser problemer. I denne forbindelse blir grunnleggende fysiske konstanter ofte ansett for å være de størrelsene som ikke er naturkonstanter, og som bare skylder sin eksistens til et valgt system av enheter (som for eksempel de magnetiske og elektriske vakuumkonstantene) eller betingede internasjonale avtaler(som for eksempel masseenhetens atomenhet). Fundamentale konstanter inkluderer ofte mange avledede størrelser (for eksempel gasskonstanten R, den klassiske elektronradiusen r e = e 2 /m e c 2, etc.) eller, som i tilfelle av molar volum, verdien av noen fysisk parameter, knyttet til spesifikke eksperimentelle forhold, som kun ble valgt av bekvemmelighetshensyn (trykk 1 atm og temperatur 273,15 K). Fra dette synspunktet er Avogadros tall en virkelig grunnleggende konstant.

Denne boken er viet historien og utviklingen av metoder for å bestemme dette tallet. Eposet varte i rundt 200 år og ulike stadier ble assosiert med en rekke fysiske modeller og teorier, hvorav mange ikke har mistet sin relevans til i dag. De skarpeste vitenskapelige hodene hadde en finger med i denne historien - bare nevne A. Avogadro, J. Loschmidt, J. Maxwell, J. Perrin, A. Einstein, M. Smoluchowski. Listen kan fortsette...

Forfatteren må innrømme at ideen om boken ikke tilhørte ham, men til Lev Fedorovich Soloveichik, hans klassekamerat i Moskva Institutt for fysikk og teknologi, personen som var forlovet anvendt forskning og utviklingen, men innerst inne forble han en romantisk fysiker. Dette er en mann som (en av få) fortsetter «i vår grusom alder» kjempe for det virkelige «høyere» kroppsøving i Russland, setter pris på og, etter beste evne, fremmer skjønnhet og ynde fysiske ideer. Det er kjent at fra plottet som A. S. Pushkin ga til N. V. Gogol, oppsto en strålende komedie. Dette er selvsagt ikke tilfellet her, men kanskje denne boken også vil virke nyttig for noen.

Denne boken er ikke et «populærvitenskapelig» verk, selv om det kan virke slik ved første øyekast. I den en stund historisk bakgrunn seriøs fysikk diskuteres, seriøs matematikk brukes og ganske kompleks vitenskapelige modeller. Faktisk består boken av to (ikke alltid skarpt avgrensede) deler, designet for ulike lesere – noen kan finne den interessant fra et historisk og kjemisk synspunkt, mens andre kan fokusere på den fysiske og matematiske siden av problemet. Forfatteren hadde i tankene en nysgjerrig leser - en student i fysikk eller Kjemisk fakultet, ikke fremmed for matematikk og lidenskapelig opptatt av vitenskapens historie. Finnes det slike elever? Forfatteren vet ikke det eksakte svaret på dette spørsmålet, men basert på egen erfaring, håper det er.

Informasjon om bøker fra Intellect Publishing House er på nettstedet www.id-intellect.ru

En fysisk mengde lik antall strukturelle elementer (som er molekyler, atomer osv.) per mol av et stoff kalles Avogadros tall. Dens offisielt aksepterte verdi i dag er NA = 6,02214084(18)×1023 mol−1, den ble godkjent i 2010. I 2011 ble resultatene av nye studier publisert som mer nøyaktige, men er ikke offisielt godkjent for øyeblikket.

Avogadros lov er av stor betydning i utviklingen av kjemien gjorde det mulig å beregne vekten av kropper som kan endre tilstand, bli gassformige eller dampformige. Det var på grunnlag av Avogadros lov at den atom-molekylære teorien, som følger av den kinetiske teorien om gasser, begynte sin utvikling.

Ved å bruke Avogadros lov er det dessuten utviklet en metode for å oppnå molekylvekten til oppløste stoffer. For dette formålet ble lovene for ideelle gasser utvidet til fortynnede løsninger, og tok utgangspunkt i ideen om at det oppløste stoffet vil bli fordelt gjennom volumet av løsemidlet, akkurat som en gass fordeles i et kar. Avogadros lov gjorde det også mulig å fastslå sannheten atommasser en rekke kjemiske grunnstoffer.

Praktisk bruk av Avogadros nummer

Konstanten brukes i beregninger kjemiske formler og i ferd med å komponere ligninger kjemiske reaksjoner. Det brukes til å bestemme relativ molekylvekter gasser og antall molekyler i en mol av ethvert stoff.

Den universelle gasskonstanten beregnes ved å bruke Avogadros tall den fås ved å multiplisere denne konstanten med Boltzmann konstant. I tillegg ved å multiplisere Avogadros tall og elementæren elektrisk ladning, kan du få Faradays konstant.

Bruker konsekvensene av Avogadros lov

Den første konsekvensen av loven sier: «En mol gass (hvilken som helst) kl like forhold vil oppta ett bind." Under normale forhold er volumet av én mol av en hvilken som helst gass lik 22,4 liter (denne verdien kalles molarvolumet til en gass), og ved å bruke Mendeleev-Clapeyron-ligningen kan volumet av en gass bestemmes til enhver trykk og temperatur.

Den andre konsekvensen av loven: "Den molare massen til den første gassen er lik produktet av den molare massen til den andre gassen og den relative tettheten til den første gassen til den andre." Med andre ord, under de samme forholdene, ved å vite forholdet mellom tetthetene til to gasser, kan man bestemme deres molare masse.

På tidspunktet for Avogadro var hypotesen hans teoretisk ubevisbar, men den gjorde det mulig å enkelt etablere eksperimentelt sammensetningen av gassmolekyler og bestemme deres masse. Over tid ble det gitt et teoretisk grunnlag for eksperimentene hans, og nå brukes Avogadros nummer

Fant du ikke svaret på spørsmålet ditt? Se her
Klasselærernes rolle i å forbedre kvaliteten og effektiviteten av pedagogisk arbeid Møte med klasselærere ved begynnelsen av skoleåretKlasselærernes rolle i å forbedre kvaliteten og effektiviteten av pedagogisk arbeid Møte med klasselærere ved begynnelsen av skoleåret
Hvem regnes som skaperen av den cellulære teorien om immunitet?Hvem regnes som skaperen av den cellulære teorien om immunitet?
Presentasjon om temaetPresentasjon om emnet "Barn og fuglen" A