Закон на Авогадро
В зората на развитието на атомната теория (), А. Авогадро изложи хипотеза, според която при една и съща температура и налягане равни обеми идеални газове съдържат еднакъв брой молекули. По-късно беше доказано, че тази хипотеза е необходимо следствие от кинетичната теория и сега е известна като закон на Авогадро. Може да се формулира по следния начин: един мол от всеки газ при същата температура и налягане заема същия обем, при нормални условия равен 22,41383 . Това количество е известно като моларен обем на газ.
Самият Авогадро не е оценил броя на молекулите в даден обем, но е разбрал, че това е много голяма стойност. Първият опит да се намери броят на молекулите, заемащи даден обем, е направен през годината J. Loschmidt. От изчисленията на Loschmidt следва, че за въздуха броят на молекулите на единица обем е 1,81·10 18 cm −3, което е приблизително 15 пъти по-малко от истинската стойност. Осем години по-късно Максуел дава много по-точна оценка от „около 19 милиона милиона милиона” молекули на кубичен сантиметър, или 1,9 10 19 cm −3. Всъщност 1 cm³ идеален газ при нормални условия съдържа 2,68675·10 19 молекули. Това количество се нарича число на Лошмид (или константа). Оттогава са разработени голям брой независими методи за определяне на числото на Авогадро. Отличното съответствие между получените стойности предоставя убедителни доказателства за действителния брой молекули.
Измерване на константа
| Данните в тази статия са към декември 2011 г. |
Официално приетата стойност за числото на Авогадро днес е измерена през 2010 г. За целта са използвани две сфери от силиций-28. Сферите са получени в Института за кристалография Лайбниц и полирани в Австралийския център за прецизна оптика толкова гладко, че височината на издатините на повърхността им не надвишава 98 nm. За тяхното производство е използван силиций-28 с висока чистота, изолиран в Института по химия на веществата с висока чистота в Нижни Новгород на Руската академия на науките от силициев тетрафлуорид, силно обогатен на силиций-28, получен в Централния дизайн на машиностроенето Бюро в Санкт Петербург.
Имайки такива практически идеални обекти, е възможно да се изчисли с висока точност броят на силициевите атоми в топката и по този начин да се определи числото на Авогадро. Според получените резултати е равно на 6,02214084(18)×10 23 mol −1 .
Връзка между константи
- Чрез произведението на константата на Болцман, универсалната газова константа, Р=kNА.
- Константата на Фарадей се изразява чрез произведението на елементарния електрически заряд и числото на Авогадро, Е=eNА.
Вижте също
Бележки
Литература
- Числото на Авогадро // Голяма съветска енциклопедия
Фондация Уикимедия. 2010 г.
Вижте какво е "номерът на Авогадро" в други речници:
- (Константа на Авогадро, символ L), константа, равна на 6.022231023, съответства на броя на атомите или молекулите, съдържащи се в един МОЛ от вещество ... Научно-технически енциклопедичен речник
Числото на Авогадро- Avogadro konstanta statusas T sritis chemija apibrėžtis Dalelių (atomų, molekulių, jonų) skaičius viename medziagos molyje, lygus (6.02204 ± 0.000031)·10²³ mol⁻¹. santrumpa(os) Santrumpą žr. Приеде. priedas(ai) Grafinis formatas atitikmenys:… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Числото на Авогадро- Avogadro konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys: англ. константа на Авогадро; Числото на Авогадро вок. Avogadro Constante, f; Avogadrosche Konstante, е рус. Константа на Авогадро, f; Числото на Авогадро, n пранц. константа на Авогадро, f; nombre… … Fizikos terminų žodynas
Константа на Авогадро (число на Авогадро)- броят на частиците (атоми, молекули, йони) в 1 мол вещество (мол е количеството вещество, което съдържа същия брой частици, колкото има атоми в точно 12 грама от въглеродния изотоп 12), обозначен с символът N = 6.023 1023. Един от ... ... Началото на съвременното естествознание
- (числото на Авогадро), броят на структурните елементи (атоми, молекули, йони или други) в единици. брой va в va (в един кей). Наречен в чест на А. Авогадро, обозначен като NA. A.p. една от основните физически константи, съществена за определяне на множествеността ... Физическа енциклопедия
- (число на Авогадро; обозначено с NA), броят на молекулите или атомите в 1 мол вещество, NA = 6,022045(31) x 1023 mol 1; име на име А. Авогадро... Естествени науки. енциклопедичен речник
- (числото на Авогадро), броят на частиците (атоми, молекули, йони) в 1 мол във ва. Означава се NA и е равно на (6.022045 ... Химическа енциклопедия
Na = (6,022045±0,000031)*10 23 броят на молекулите в мол от всяко вещество или броят на атомите в мол от просто вещество. Една от основните константи, с помощта на която можете да определите величини като например масата на атом или молекула (вижте... ... Енциклопедия на Collier
От училищен курс по химия знаем, че ако вземем един мол от всяко вещество, то ще съдържа 6.02214084(18).10^23 атома или други структурни елементи (молекули, йони и т.н.). За удобство числото на Авогадро обикновено се записва в следната форма: 6.02. 10^23.
Защо обаче константата на Авогадро (на украински „стана Авогадро“) е равна точно на тази стойност? В учебниците няма отговор на този въпрос, а историците по химия предлагат най-различни версии. Изглежда, че числото на Авогадро има някакво тайно значение. В крайна сметка има магически числа, които някои включват пи, числата на Фибоначи, седем (на изток осем), 13 и т.н. Ще се борим с информационния вакуум. Няма да говорим за това кой е Амедео Авогадро и защо един кратер на Луната също е кръстен в чест на този учен, в допълнение към формулирания от него закон и константата, която е открил. За това вече са изписани много статии.
За да бъда точен, не съм участвал в броенето на молекули или атоми в определен обем. Първият, който се опита да разбере колко молекули газ
съдържащи се в даден обем при същото налягане и температура, е Джоузеф Лошмид и това е през 1865 г. В резултат на експериментите си Лошмид стигна до извода, че в един кубичен сантиметър от всеки газ при нормални условия има 2,68675. 10^19 молекули.
Впоследствие бяха изобретени независими методи за определяне на числото на Авогадро и тъй като резултатите в повечето случаи съвпадаха, това отново говори в полза на реалното съществуване на молекули. В момента броят на методите е над 60, но през последните години учените се опитват да подобрят още повече точността на оценката, за да въведат нова дефиниция на термина „килограм“. Досега килограмът е сравняван с избран материален стандарт без фундаментално определение.
Нека обаче се върнем на нашия въпрос - защо тази константа е равна на 6,022. 10^23?
В химията през 1973 г. за удобство при изчисленията беше предложено да се въведе такова понятие като „количество вещество“. Молът става основна единица за измерване на количеството. Според препоръките на IUPAC количеството на всяко вещество е пропорционално на броя на неговите специфични елементарни частици. Коефициентът на пропорционалност не зависи от вида на веществото, а числото на Авогадро е неговата реципрочна стойност.
За по-голяма яснота, нека вземем пример. Както е известно от дефиницията на единицата за атомна маса, 1 a.u.m. съответства на една дванадесета от масата на един въглероден атом 12C и е 1,66053878,10^(−24) грама. Ако умножите 1 аму. чрез константата на Авогадро получаваме 1000 g/mol. Сега да вземем малко, да речем, берилий. Според таблицата масата на един берилиев атом е 9,01 amu. Нека изчислим на какво е равен един мол атоми на този елемент:
6,02 x 10^23 mol-1 * 1,66053878x10^(−24) грама * 9,01 = 9,01 грама/мол.
Така се оказва, че числено той съвпада с атомния.
Константата на Авогадро е специално избрана така, че моларната маса да съответства на атомна или безразмерна величина - относителна молекулярна. Можем да кажем, че числото на Авогадро дължи появата си, от една страна, на атомната единица маса, а от друга - на. общоприета единица за сравняване на маса - грам.
Доктор на физико-математическите науки Евгений Мейлихов
Въведение (съкратено) към книгата: Мейлихов Е. З. Числото на Авогадро. Как да видите атом. - Dolgoprudny: Издателска къща "Интелект", 2017 г.
Италианският учен Амедео Авогадро, съвременник на А. С. Пушкин, е първият, който разбира, че броят на атомите (молекулите) в един грам-атом (мол) на веществото е еднакъв за всички вещества. Познаването на това число отваря пътя за оценка на размерите на атомите (молекулите). По време на живота на Авогадро неговата хипотеза не получи необходимото признание.
Новата книга на Евгений Залманович Мейлихов, професор в MIPT, главен изследовател в Националния изследователски център Курчатов институт, е посветена на историята на числото на Авогадро.
Ако в резултат на някаква глобална катастрофа цялото натрупано знание бъде унищожено и само една фраза достигне до бъдещите поколения живи същества, тогава кое твърдение, съставено от най-малко думи, ще донесе най-много информация? Вярвам, че това е атомната хипотеза: ...всички тела се състоят от атоми - малки тела в непрекъснато движение.
Р. Файнман. Файнман чете лекции по физика
Числото на Авогадро (константа на Авогадро, константа на Авогадро) се определя като броя на атомите в 12 грама от чистия изотоп въглерод-12 (12 C). Обикновено се обозначава като N A, по-рядко L. Стойността на числото на Авогадро, препоръчана от CODATA (работна група по фундаментални константи) през 2015 г.: N A = 6,02214082(11)·10 23 mol -1. Един мол е количеството вещество, което съдържа N A структурни елементи (т.е. същия брой елементи, колкото има атоми, съдържащи се в 12 g 12 C), а структурните елементи обикновено са атоми, молекули, йони и т.н. дефиниция, единица за атомна маса (a.u. .m.) е равна на 1/12 от масата на атом от 12 C. Един мол (грам-мол) от вещество има маса (моларна маса), която, когато се изрази в грамове е числено равна на молекулната маса на това вещество (изразена в единици за атомна маса). Например: 1 мол натрий има маса 22,9898 g и съдържа (приблизително) 6,02 10 23 атома, 1 мол калциев флуорид CaF 2 има маса (40,08 + 2 18,998) = 78,076 g и съдържа (приблизително) 6 . 02·10 23 молекули.
В края на 2011 г. на XXIV Генерална конференция по мерки и теглилки беше единодушно прието предложение за дефиниране на мола в бъдещата версия на Международната система от единици (SI) по такъв начин, че да се избегне връзката му с определението от грам. Очаква се през 2018 г. бенката да се определя директно от числото на Авогадро, на което ще бъде присвоена точна (без грешка) стойност въз основа на резултатите от измерванията, препоръчани от CODATA. Междувременно числото на Авогадро не е приета стойност, а измерима стойност.
Тази константа е кръстена на известния италиански химик Амедео Авогадро (1776-1856), който, въпреки че самият той не знае това число, разбира, че това е много голяма стойност. В зората на развитието на атомната теория Авогадро излага хипотеза (1811 г.), според която при една и съща температура и налягане равни обеми идеални газове съдържат еднакъв брой молекули. По-късно беше доказано, че тази хипотеза е следствие от кинетичната теория на газовете и сега е известна като закон на Авогадро. Може да се формулира по следния начин: един мол от всеки газ при същата температура и налягане заема същия обем, при нормални условия равен на 22,41383 литра (нормалните условия съответстват на налягане P 0 = 1 atm и температура T 0 = 273,15 K). Това количество е известно като моларен обем на газ.
Първият опит да се намери броят на молекулите, заемащи даден обем, е направен през 1865 г. от J. Loschmidt. От неговите изчисления следва, че броят на молекулите на единица обем въздух е 1,8·10 18 cm -3, което, както се оказа, е около 15 пъти по-малко от правилната стойност. Осем години по-късно J. Maxwell дава много по-близка оценка до истината - 1,9·10 19 cm -3. Накрая, през 1908 г. Перин дава приемлива оценка: N A = 6,8·10 23 mol -1 числото на Авогадро, намерено от експерименти върху брауновото движение.
Оттогава са разработени голям брой независими методи за определяне на числото на Авогадро и по-точни измервания показват, че всъщност 1 cm 3 идеален газ при нормални условия съдържа (приблизително) 2,69 10 19 молекули. Това количество се нарича число на Лошмид (или константа). Съответства на числото на Авогадро N A ≈ 6,02·10 23.
Числото на Авогадро е една от важните физически константи, изиграла основна роля в развитието на естествените науки. Но дали това е „универсална (фундаментална) физическа константа“? Самият термин е недефиниран и обикновено се свързва с повече или по-малко подробна таблица с числени стойности на физическите константи, които трябва да се използват при решаването на проблеми. В това отношение фундаменталните физични константи често се считат за тези величини, които не са константи от природата и дължат съществуването си само на избрана система от единици (като магнитните и електрическите константи на вакуума) или конвенционални международни споразумения (като единица за атомна маса). Фундаменталните константи често включват много производни величини (например газовата константа R, класическият електронен радиус r e = e 2 /m e c 2 и т.н.) или, както в случая с моларния обем, стойността на някакъв физичен параметър, свързан със специфични експериментални условия, които са избрани само от съображения за удобство (налягане 1 atm и температура 273,15 K). От тази гледна точка числото на Авогадро е наистина фундаментална константа.
Тази книга е посветена на историята и развитието на методите за определяне на това число. Епосът продължава около 200 години и на различни етапи се свързва с различни физически модели и теории, много от които не са загубили своята актуалност и до днес. Най-ярките научни умове имаха пръст в тази история - просто назовете А. Авогадро, Дж. Лошмид, Дж. Максуел, Дж. Перин, А. Айнщайн, М. Смолуховски. Списъкът може да продължи...
Авторът трябва да признае, че идеята за книгата не принадлежи на него, а на Лев Федорович Соловейчик, негов съученик в Московския физико-технологичен институт, човек, който се занимава с приложни изследвания и разработки, но остава романтик физик по душа. Това е човек, който (един от малкото) продължава „дори в нашата жестока епоха“ да се бори за истинско „висше“ образование по физика в Русия, оценява и, доколкото е възможно, насърчава красотата и изяществото на физическите идеи . Известно е, че от сюжета, който А. С. Пушкин даде на Н. В. Гогол, възникна блестяща комедия. Разбира се, тук не е така, но може би и тази книга ще се стори полезна на някого.
Тази книга не е „научно-популярна“ работа, въпреки че може да изглежда така на пръв поглед. Той обсъжда сериозна физика на някакъв исторически фон, използва сериозна математика и обсъжда доста сложни научни модели. Всъщност книгата се състои от две (невинаги рязко разграничени) части, предназначени за различни читатели – на някои може да им е интересна от историческа и химическа гледна точка, а на други да се фокусира върху физико-математическата страна на проблема. Авторът е имал предвид любознателен читател - студент от Физическия или Химическия факултет, който не е чужд на математиката и е запален по историята на науката. Има ли такива студенти? Авторът не знае точния отговор на този въпрос, но въз основа на собствения си опит се надява, че има.
Информация за книгите на издателство „Интелект“ е на уебсайта www.id-intellect.ru
21 януари 2017 гПознавайки количеството вещество в молове и числото на Авогадро, е много лесно да се изчисли колко молекули се съдържат в това вещество. Просто умножете числото на Авогадро по количеството вещество.
N=N A *ν
И ако дойдете в клиниката, за да вземете тестове, да речем, за кръвна захар, знаейки числото на Авогадро, можете лесно да преброите броя на захарните молекули в кръвта си. Е, например, анализът показа 5 mol. Нека умножим този резултат по числото на Авогадро и ще получим 3 010 000 000 000 000 000 000 000 парчета. Като погледнете тази фигура, става ясно защо са спрели да измерват молекулите на парчета и са започнали да ги измерват в молове.
Моларна маса (М).
Ако количеството на дадено вещество е неизвестно, то може да се намери, като масата на веществото се раздели на неговата моларна маса.
N=N A * m / M .
Единственият въпрос, който може да възникне тук, е: „какво е моларна маса?“ Не, това не е масовка, както може да изглежда!!! Моларна масае масата на един мол вещество. Тук всичко е просто, ако един мол съдържа N A частици (т.е. равно на числото на Авогадро), след това, умножавайки масата на една такава частица m 0чрез числото на Авогадро получаваме моларната маса.
M=m 0 *N A .
Моларна масае масата на един мол вещество.
И е добре, ако се знае, но ако не е? Ще трябва да изчислим масата на една молекула m 0 . Но и това не е проблем. Трябва само да знаете химичната му формула и да имате под ръка периодичната таблица.
Относително молекулно тегло (Mr).
Ако броят на молекулите в дадено вещество е много голям, тогава масата на една молекула m0, напротив, е много малка. Ето защо, за удобство на изчисленията, ние въведохме относителна молекулна маса (Mr). Това е съотношението на масата на една молекула или атом на вещество към 1/12 от масата на въглероден атом. Но нека това не ви плаши, за атомите е посочено в периодичната таблица, а за молекулите се изчислява като сбор от относителните молекулни маси на всички атоми, включени в молекулата. Относителното молекулно тегло се измерва в единици за атомна маса (a.u.m), изразено в килограми 1 amu = 1,67 10 -27 кг.Знаейки това, можем лесно да определим масата на една молекула, като умножим относителната молекулна маса по 1,67 10 -27.
m 0 = M r *1,67*10 -27.
Относително молекулно тегло- съотношението на масата на една молекула или атом на вещество към 1/12 от масата на въглероден атом.
Връзка между моларна и молекулна маса.
Нека си припомним формулата за намиране на моларната маса:
M=m 0 *N A .
защото m 0 = M r * 1,67 10 -27,можем да изразим моларната маса като:
М=М r *N A *1,67 10 -27 .
Сега, ако умножим числото на Авогадро N A по 1,67 10 -27, получаваме 10 -3, тоест, за да разберем моларната маса на дадено вещество, е достатъчно просто да умножим молекулната му маса по 10 -3.
М=М r *10 -3
Но не бързайте да правите всичко това, като изчислявате броя на молекулите. Ако знаем масата на веществото m, след което го разделим на масата на молекулата m 0, получаваме броя на молекулите в това вещество.
N=m / m 0
Разбира се, неблагодарна задача е да се броят молекули; те не само са малки, но и постоянно се движат. Само в случай, че се изгубите, ще трябва да броите отново. Но в науката, както и в армията, има такава дума „трябва“ и затова се броят дори атоми и молекули...
> Номерът на Авогадро
Разберете какво е то Числото на Авогадров бенки. Изследвайте съотношението на количеството вещество на молекулите и числото на Авогадро, Брауновото движение, газовата константа и Фарадей.
Броят на молекулите в един мол се нарича числото на Авогадро, което е 6,02 x 10 23 mol -1.
Учебна цел
- Разберете връзката между числото на Авогадро и бенките.
Главни точки
- Авогадро предложи в случай на еднакво налягане и температура равните газови обеми да съдържат еднакъв брой молекули.
- Константата на Авогадро е важен фактор, тъй като свързва други физически константи и свойства.
- Алберт Айнщайн вярва, че това число може да бъде получено от количествата на брауновото движение. За първи път е измерен през 1908 г. от Жан Перин.
Условия
- Газовата константа е универсалната константа (R), която следва от закона за идеалния газ. Получава се от константата на Болцман и числото на Авогадро.
- Константата на Фарадей е количеството електрически заряд на мол електрони.
- Брауновото движение е произволно изместване на елементи, образувани поради удари с отделни молекули в течност.
Ако сте изправени пред промяна в количеството на дадено вещество, по-лесно е да използвате единица, различна от броя на молекулите. Молът служи като основна единица в международната система и пренася вещество, съдържащо същия брой атоми, както се съхраняват в 12 g въглерод-12. Това количество вещество се нарича число на Авогадро.
Той успя да установи връзка между масите на същия обем от различни газове (при условия на една и съща температура и налягане). Това насърчава връзката на техните молекулни маси
Числото на Авогадро представлява броя на молекулите в един грам кислород. Не забравяйте, че това е индикация за количествена характеристика на дадено вещество, а не независимо измерение на измерването. През 1811 г. Авогадро предполага, че обемът на газ може да бъде пропорционален на броя на атомите или молекулите и това няма да бъде повлияно от природата на газа (броят е универсален).
Нобеловата награда за физика е присъдена на Жан Перин през 1926 г. за неговото извеждане на константата на Авогадро. Значи числото на Авогадро е 6,02 x 10 23 mol -1.
Научна значимост
Константата на Авогадро играе ролята на важно звено в макро- и микроскопичните природни наблюдения. Това един вид полага мост за други физически константи и свойства. Например, той установява връзка между газовата константа (R) и константата на Болцман (k):
R = kN A = 8,314472 (15) J mol -1 K -1 .
А също и между константата на Фарадей (F) и елементарния заряд (e):
F = N A e = 96485.3383 (83) C mol -1 .
Изчисляване на константа
Определянето на числото влияе върху изчисляването на масата на атома, която се получава чрез разделяне на масата на мол газ на числото на Авогадро. През 1905 г. Алберт Айнщайн предлага да го изведе въз основа на величината на брауновото движение. Именно тази идея тества Жан Перин през 1908 г.