- Tarih
- Amedeo Avogadro'nun İlhamları
- Moleküler hipotez
- Elli yıl sonra
- Terimin doğuşu
- Ne oluşur ve birimler
- Atom-gram ve molekül-gram
- Molar kütleler ve ben
- Avogadro'nun numarası nasıl hesaplanır?
- Daha doğru ölçüm yöntemleri
- Uygulamalar
- Çözülmüş egzersizler
- 1. Egzersiz
- Egzersiz 2
- Referanslar
Avogadro sayısının fazla parçacık madde bir mol ihtiva ne kadar daha biridir. Normalde N A veya L sembolü ile gösterilir ve olağanüstü bir büyüklüğe sahiptir: 6,02 · 10 23 , bilimsel gösterimle yazılmış; kullanılmazsa, tam olarak yazılması gerekir: 602000000000000000000000.
Kullanımından kaçınmak ve kolaylaştırmak için, Avogadro'nun onu köstebek olarak adlandıran numarasına başvurmak uygundur; bu, bu kadar parçacık miktarına (atomlar, protonlar, nötronlar, elektronlar vb.) karşılık gelen birime verilen addır. Bu nedenle, bir düzine 12 birime karşılık gelirse, bir mol N A birimini kapsar ve stokiyometrik hesaplamaları basitleştirir.
Avogadro'nun bilimsel gösterimle yazılmış numarası. Kaynak: PRHaney
Matematiksel olarak, Avogadro'nun sayısı hepsinin en büyüğü olmayabilir; ancak bilim alanının dışında, herhangi bir nesnenin miktarını belirtmek için onu kullanmak insanın hayal gücünün sınırlarını aşacaktır.
Örneğin, bir mol kurşun kalem 6,02 · 10 23 birim üretimini içerir ve bu süreçte Dünya'yı bitki akciğerleri olmadan bırakır. Bu varsayımsal örnek gibi, astronomik nicelikler için bu sayının ihtişamına ve uygulanabilirliğine bir göz atmaya izin veren pek çok başka örnek vardır.
N A ve köstebek herhangi bir şeyin aşırı miktarlarına atıfta bulunursa , bilimde ne kadar faydalıdır? Başta da söylendiği gibi: Çok küçük parçacıkları "saymanıza" izin verirler, bunların sayısı göz ardı edilebilir miktarlarda bile inanılmaz derecede büyüktür.
Bir sıvının en küçük damlası, milyarlarca parçacığın yanı sıra, herhangi bir terazide tartılabilecek en saçma miktarda katı katı içerir.
Bilimsel gösterim kullanmayan köstebek, N A'ya ne kadar, daha çok veya daha az bir madde veya bileşik olduğunu gösteren destek gelir . Örneğin, 1 g gümüş yaklaşık 9-10-3 mol'e karşılık gelir ; başka bir deyişle, N A'nın neredeyse yüzde biri (5,6 · 10 21 Ag atomu, yaklaşık olarak) o gramda “yerleşiktir” .
Tarih
Amedeo Avogadro'nun İlhamları
Bazıları, Avogadro'nun sayısının, daha çok Amedeo Avogadro olarak bilinen Quaregna ve Cerreto'dan Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro tarafından belirlendiğine inanıyor; Ancak, kendisini gazların özelliklerini incelemeye adamış ve Dalton ve Gay-Lussac'ın çalışmalarından esinlenen bu bilim adamı-avukat, N A'yı tanıtan kişi değildi .
Dalton'dan Amadeo Avogadro, gaz kütlelerinin sabit oranlarda birleştiğini veya reaksiyona girdiğini öğrendi. Örneğin, bir hidrojen kütlesi sekiz kat daha büyük bir oksijen kütlesiyle tamamen reaksiyona girer; bu oran sağlanmadığında iki gazdan biri fazla kalmıştır.
Öte yandan Gay-Lussac'tan gaz hacminin sabit bir ilişki içinde tepki verdiğini öğrendi. Bu nedenle, iki hacim hidrojen, iki hacim su üretmek için bir oksijenle reaksiyona girer (üretilen yüksek sıcaklıklar göz önüne alındığında buhar formunda).
Moleküler hipotez
1811'de Avogadro, gaz molekülleri ayıran mesafenin basınç ve sıcaklık değişmediği sürece sabit olduğunu açıkladığı moleküler hipotezini formüle etmek için fikirlerini yoğunlaştırdı. O halde bu mesafe, bir gazın genişleyebilir bariyerler (örneğin bir balon) içinde kaplayabileceği hacmi tanımlar.
Dolayısıyla, bir gaz kütlesi A, m A ve bir gaz kütlesi B, m B , m A ve m B verildiğinde, her iki ideal gazın da aynı sayıda molekül; bu, Avogadro'nun günümüz hukuku olan hipoteziydi.
Gözlemlerinden, gazların yoğunlukları arasındaki ilişkinin, yine A ve B'nin, nispi moleküler kütlelerininkiyle aynı olduğu sonucuna vardı (ρ A / ρ B = M A / M B ).
En büyük başarısı, bugün bilindiği şekliyle 'molekül' terimini tanıtmaktı. Avogadro hidrojen, oksijen ve suyu atom olarak değil moleküller olarak işlemiştir.
Elli yıl sonra
Diyatomik molekülleri fikri, 19. yüzyılda kimyagerler arasında güçlü bir dirençle karşılaştı. Amadeo Avogadro, Torino Üniversitesi'nde fizik dersi vermesine rağmen, çalışmaları pek kabul görmedi ve daha ünlü kimyagerlerin deney ve gözlemlerinin gölgesinde, hipotezi elli yıl boyunca gömüldü.
Avogadro'nun hipotezini destekleyen ünlü bilim adamı André Ampere'nin katkısı bile kimyagerlerin bunu ciddiye alması için yeterli değildi.
Genç İtalyan kimyager Stanislao Cannizzaro, güvenilir ve katı atom kütlelerinin ve kimyasal denklemlerin eksikliğinden kaynaklanan kaosa yanıt olarak Avogadro'nun çalışmalarını 1860'taki Karlsruhe Kongresi'ne kadar kurtarmıştı.
Terimin doğuşu
'Avogadro'nun numarası' olarak bilinen şey, neredeyse yüz yıl sonra Fransız fizikçi Jean Baptiste Perrin tarafından tanıtıldı. Brown hareketi üzerine yaptığı çalışmalardan çeşitli yöntemlerle N A'nın yaklaşıklığını belirledi .
Ne oluşur ve birimler
Atom-gram ve molekül-gram
Avogadro'nun sayısı ve köstebek birbiriyle ilişkilidir; ancak ikincisi birinciden önce vardı.
Atomların göreli kütlelerini bilerek, atomik kütle birimi (amu) bir karbon 12 izotop atomunun on ikide biri olarak tanıtıldı; kabaca bir proton veya nötronun kütlesi. Bu şekilde karbonun hidrojenden on iki kat daha ağır olduğu biliniyordu; yani, 12 C 12u ağırlığında ve 1 H 1 u ağırlığındadır.
Bununla birlikte, bir amu gerçekten ne kadar kütle eşittir? Ayrıca, bu kadar küçük parçacıkların kütlesini ölçmek nasıl mümkün olabilirdi? Daha sonra gram atomu ve gram molekülü fikri geldi ve bunlar daha sonra mol ile değiştirildi. Bu birimler gramı amu ile uygun bir şekilde şu şekilde bağladı:
12 g 12 C = N ma
Atomik kütleleri ile çarpılan 12 C N atomu , nispi atomik kütleye (12 amu) sayısal olarak özdeş bir değer verir. Bu nedenle, 12 g 12 C bir gram atoma eşittir; 16 g 16 O, bir gram oksijen atomuna; CH 16 g 4 , bir gram metan molekülü ve böylece diğer elementler ya da bileşikler ile ilgili.
Molar kütleler ve ben
Gram atomu ve gram molekülü, birimlerden ziyade, sırasıyla atomların ve moleküllerin molar kütlelerinden oluşuyordu.
Böylece, bir mol tanımı şu olur: 12 g saf karbon 12'de (veya 0,012 Kg) bulunan atomların sayısı için belirlenen birim. Ve bu arada, N N A olarak gösterildi .
Bu nedenle, Avogadro'nun sayısı resmi olarak 12 g karbon 12'yi oluşturan atomların sayısından oluşur; ve birimi mol ve türevleridir (kmol, mmol, lb-mol, vb.).
Molar kütleler, mollerin bir fonksiyonu olarak ifade edilen moleküler (veya atomik) kütlelerdir.
Örneğin, O, mol kütlesi 2 32 g / mol; yani, bir oksijen molekülü molekülü 32 g'lık bir kütleye ve bir 02 molekülü 32 u'luk bir moleküler kütleye sahiptir. Benzer şekilde, H'nin molar kütlesi 1 g / mol'dür: bir mol H atomunun kütlesi 1 g'dır ve bir H atomunun atom kütlesi 1 u'dur.
Avogadro'nun numarası nasıl hesaplanır?
Bir köstebek ne kadar? Atomik ve moleküler kütlelerin molar kütlelerle aynı sayısal değere sahip olması için N A'nın değeri nedir ? Bunu bulmak için aşağıdaki denklem çözülmelidir:
12 g 12 C = N A ma
Ama ma 12 amu.
12 g 12 C = N A 12uma
Bir amu'nun değerinin ne kadar olduğunu biliyorsanız (1,667 10-24 g), doğrudan N A'yı hesaplayabilirsiniz :
N A = (12g / 2 • 10 -23 gr)
= 5,998 10 23 atom 12 C
Bu numara makalenin başında sunulanla aynı mı? Hayır ondalık sayılar var, karşı oynarken vardır N belirlemek için birçok daha doğru hesaplamalar A .
Daha doğru ölçüm yöntemleri
Bir molün tanımı, özellikle bir mol elektron ve taşıdıkları elektrik yükü (yaklaşık 96,500 C / mol) önceden biliniyorsa, tek bir elektronun yükünü (1,602 × 10 C19 C) bilerek, N A'yı şu şekilde de hesaplayın :
N A = (96500 C / 1.602 × 10 −19 C)
= 6.0237203 10 23 elektron
Bu değer daha da iyi görünüyor.
Hesaplamanın başka bir yolu, 1 kg ultra saf silikon küre kullanarak X-ışını kristalografik tekniklerinden oluşur.Bunun için aşağıdaki formül kullanılır:
N A = n (V u / V m )
Burada n, bir silikon kristalinin (n = 8) birim hücresinde bulunan atomların sayısıdır ve V u ve V m , sırasıyla birim ve molar hücrenin hacimleridir. Silikon kristali için değişkenleri bilerek, Avogadro'nun sayısı bu yöntemle hesaplanabilir.
Uygulamalar
Avogadro'nun sayısı, özünde, temel parçacıkların dipsiz miktarlarının, analitik veya temel terazilerle ölçülebilen basit gramlarda ifade edilmesine izin verir. Sadece bu değil: Bir atomik özellik N A ile çarpılırsa , tezahürü makroskopik ölçeklerde, dünyada ve çıplak gözle görülebilecek şekilde elde edilecektir.
Bu nedenle ve haklı olarak, bu sayının mikroskobik ve makroskopik arasında bir köprü görevi gördüğü söylenir. Moleküllerin veya iyonların davranışlarını fiziksel fazlarının davranışlarıyla (sıvı, gaz veya katı) ilişkilendirmeye çalışırken, özellikle fizikokimyada sıklıkla bulunur.
Çözülmüş egzersizler
Bölümdeki işlemler, N- egzersizleri iki örnek ele alındı için . Sonra diğer ikisini çözmeye başlayacağız.
1. Egzersiz
Bir H 2 O molekülünün kütlesi nedir ?
Molar kütlesinin 18 g / mol olduğu biliniyorsa, bir mol H 2 O molekülünün kütlesi 18 gramdır; ancak soru tek başına tek bir moleküle atıfta bulunuyor. Daha sonra kütlesini hesaplamak için dönüştürme faktörleri kullanılır:
(18 g / mol * H 2 O) · (mol * H 2 O / 6.02 · 10 23 moleküller, H 2 O) = 2.99 · 10 -23 gr / molekül, H 2 O
Yani bir H 2 O molekülünün kütlesi 2.99 · 10-23 g'dır.
Egzersiz 2
Kaç tane disprosyum metal (Dy) atomu kütlesi 26 g olan bir parçasını içerecek?
Disprosyumun atomik kütlesi, Avogadro numarası kullanılarak 162.5 g / mol'e eşit olan 162.5 u'dur. Yine, dönüşüm faktörleriyle devam ediyoruz:
(26 g) · (mol Dy / 162.5g) · (6.02 · 10 23 Dy atom / mol Dy) = 9.63 · 10 22 Dy atomu
Bu değer N A'dan 0.16 kat daha küçüktür (9.63 · 10 22 / 6.02 · 10 23 ) ve bu nedenle söz konusu parça 0.16 mol disprosiyuma sahiptir (26/162 ile de hesaplanabilir) , 5).
Referanslar
- Vikipedi. (2019). Avogadro sabiti. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
- Atteberry Jonathan. (2019). Avogadro'nun numarası nedir? HowStuffWorks. Kurtarıldı: science.howstuffworks.com
- Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang ve Jacob Gomez. (2 Mayıs 2019). Mole ve Avogadro Sabiti. Kimya LibreTexts. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı
- Köstebek Günü. (sf). Avogadro Sayısının Tarihi: 6,02 kere 10-23 . Kurtarıldı: moleday.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 Ocak 2019). Avogadro Sayısının Deneysel Tespiti. Kurtarıldı: thinkco.com
- Tomás Germán. (Sf). Avogadro'nun numarası. IES Domingo Miral. Kurtarıldı: iesdmjac.educa.aragon.es
- Joaquín San Frutos Fernández. (Sf). Avogadro'nun sayı ve mol kavramı. Encina.pntic.mec.es adresinden kurtarıldı
- Bernardo Herradón. (3 Eylül 2010). Karlsruhe Kongresi: 150 yıl. Kurtarıldı: madrimasd.org
- George M. Bodner. (16 Şubat 2004). Avogadro'nun Numarası Nasıl Belirlendi? Bilimsel amerikalı. Scientificamerican.com'dan kurtarıldı