Чому одно огодро. Постійна вагадро

> Число Авогадро

Дізнайтесь, чому одно число Авогадроу молях. Вивчіть співвідношення кількості речовини молекул і число Авогадро, броунівський рух, постійний газ і Фарадея.

Кількість молекул у молі називають числом Авогадро, яке становить 6.02 х 10 23 моль-1.

Завдання навчання

• Розібратися у зв'язку числа Авогадро та молях.

Основні пункти

• Авогадро висунув припущення, що у разі єдиного тиску та температури рівні газові об'єми вміщують однакову кількість молекул.
• Постійна Авогадро виступає важливим фактором, оскільки пов'язує інші фізичні постійні та властивості.
• Альберт Ейнштейн вважав, що це число можна вивести з величин броунівського руху. Вперше виміряти його вдалося 1908 року Жану Перріну.

Терміни

• Постійна газу - універсальна постійна (R), що випливає із закону про ідеальний газ. Її добувають із постійної Больцмана та числа Авогадро.
• Постійна Фарадея – величина електричного зарядуна моль електронів.
• Броунівський рух – випадкове зміщення елементів, що формуються через удари з окремими молекуламиу рідині.

Якщо зіткнулися зі зміною кількості речовини, то простіше використовувати одиницю, відмінну кількості молекул. Міль виступає базовою одиницею в міжнародній системі і передає речовину, яка містить стільки ж атомів, скільки зберігається в 12 г вуглецю-12. Цю кількість речовини називають числом Авогадро.

Йому вдалося встановити зв'язок між масами одного обсягу різних газів (в умовах однакової температури та тиску). Це сприяє взаємозв'язку їх молекулярних мас

Число Авогадро передає кількість молекул в одному грамі кисню. Не забувайте, що це вказівка ​​на кількісну характеристикуречовини, а чи не на незалежний розмір виміру. У 1811 році Авогадро здогадався, що обсяг газу може виступати пропорційною кількості атомів або молекул і на це не впливатиме природа газу (число універсальне).

Нобелівську премію з фізики в 1926 отримав Жан Перінн, який зміг вивести постійну Авогадро. Так що число Авогадро дорівнює 6.02 х 1023 моль-1.

Наукове значення

Постійна Авогадро грає роль важливої ​​сполучної ланки в макро- та мікроскопічних природних спостереженнях. Вона прокладає міст для інших фізичних постійних і властивостей. Наприклад, налагоджує зв'язок між газовою постійною (R) та Больцмана (k):

R = kN A = 8.314472 (15) Дж моль -1 K -1.

А також між постійної Фарадея(F) та елементарним зарядом(e):

F = N A e = 96485.3383 (83) C моль -1.

Обчислення постійної

Визначення числа впливає обчислення маси атома, яку видобувають через розподіл маси моля газу на число Авогадро. У 1905 році Альберт Ейнштейн пропонував вивести її, ґрунтуючись на величинах броунівського руху. Саме цю ідею і протестував 1908 року Жан Перрін.

Закон Авогадро

На зорі розвитку атомної теорії() А. Авогадро висунув гіпотезу, згідно з якою при однакових температурі та тиску в рівних обсягах ідеальних газівміститься однакове числомолекул. Пізніше було показано, що ця гіпотеза є необхідне слідство кінетичної теорії, і зараз вона відома як закон Авогадро. Його можна сформулювати так: один моль будь-якого газу за однакових температур і тиску займає один і той же обсяг, за нормальних умов рівний 22,41383 . Ця величина відома як молярний обсяг газу.

Сам Авогадро не робив оцінок числа молекул у заданому обсязі, але розумів, що це дуже велика величина. Першу спробу знайти число молекул, що займають даний обсяг, зробив у році Й. Лошмідт. З обчислень Лошмідта випливало, що для повітря кількість молекул на одиницю об'єму становить 1,81·10 18 см −3 , що приблизно в 15 разів менше справжнього значення. Через 8 років Максвелл привів набагато ближчу до істини оцінку «близько 19 мільйонів мільйонів» молекул на кубічний сантиметр, або 1,9 10 19 см -3 . Насправді 1 см³ ідеального газупри нормальних умовахміститься 2,68675 · 10 19 молекул. Ця величина була названа числом (або постійною) Лошмідта. З того часу було розроблено велику кількість незалежних методіввизначення числа Авогадро. Чудовий збіг отриманих значень є свідченням реальної кількості молекул.

Вимірювання константи

Офіційно прийняте на сьогодні значення числа Авогадро було виміряно у 2010 році. Для цього використовувалися дві сфери, виготовлені з кремнію-28. Сфери були отримані в Інституті кристалографії імені Лейбніца і відполіровані в австралійському Центрі високоточної оптики настільки гладко, що висоти виступів на поверхні не перевищували 98 нм. Для їх виробництва був використаний високочистий кремній-28, виділений у нижегородському Інституті хімії високочистих речовин РАН з високозбагаченого кремнію-28 тетрафториду кремнію, отриманого в Центральному конструкторському бюро машинобудування в Санкт-Петербурзі.

Маючи в своєму розпорядженні такі практично ідеальні об'єкти, можна з високою точністю підрахувати число атомів кремнію в кулі і тим самим визначити число Авогадро. Згідно з отриманими результатами, воно дорівнює 6,02214084(18)×10 23 моль −1 .

Зв'язок між константами

• Через твір постійної Больцмана Універсальна газова постійна R=kN A.
• Через добуток елементарного електричного заряду на число Авогадро виражається постійна Фарадея, F=eN A.

Див. також

Примітки

Література

• Число Авогадро // Велика радянська енциклопедія

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Число Авогадро" в інших словниках:

- (постійна Авогадро, позначення L), постійна, рівна 6,022231023, відповідає числу атомів або молекул, що містяться в одному МОЛІ речовини … Науково-технічний енциклопедичний словник

число Авогадро- Avogadro konstanta statusas T sritis chemija apibrėžtis Dalelių (atomų, molekulių, jonų) skaičius viename medžiagos molyje, lygus (6,02204±0,000031)·10²³ mol⁻¹. santrumpa(os) Santrumpą žr. Pride. priedas(ai) Grafinis formatas atitikmenys:… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

число Авогадро- Avogadro konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Avogadro's constant; Avogadro's number vok. Avogadro Konstante, f; Avogadrosche Konstante, f rus. постійна Авогадро, f; число Авогадро, n pranc. constante d’Avogadro, f; nombre… … Fizikos terminų žodynas

Авогадро постійна (число Авогадро)- Число частинок (атомів, молекул, іонів) в 1 моле речовини (моль це кількість речовини, в якому міститься стільки ж частинок, скільки атомів міститься точно в 12 грамах ізотопу вуглецю 12), що позначається символом N = 6,023 1023. Одна з ... Початок сучасного природознавства

- (число Авогадро), число структурних елементів(Атомів, молекул, іонів або ін. Ч ц) в од. колва в ва (в одному молі). Названа на честь А. Авогадро, позначається NA. А. п. одна з фундаментальних фізичних констант, Суттєва для визначення мн … Фізична енциклопедія

- (число Авогадро; позначається NА), число молекул або атомів в 1 моле речовини, NА = 6,022045(31) х 1023моль 1; назв. на ім'я А. Авогадро … Природознавство. Енциклопедичний словник

- (число Авогадро), число частинок (атомів, молекул, іонів) в 1 моле ва. Позначається NA і дорівнює (6,022045... Хімічна енциклопедія

Na = (6,022045±0,000031)*10 23 число молекул у молі будь-якої речовини або число атомів у молі простої речовини. Одна з фундаментальних постійних, за допомогою якої можна визначити такі величини, як, наприклад, масу атома чи молекули (див. … Енциклопедія Кольєра

З шкільного курсухімії нам відомо, що якщо взяти одну моль якоїсь речовини, то в ній буде 6.02214084(18).10^23 атомів або інших структурних елементів (молекул, іонів і т.д.). Для зручності число Авогадро прийнято записувати у такому вигляді: 6.02. 10^23.

Однак чому постійна Авогадро (українською мовою «стала Авогадро») дорівнює саме такому значенню? Відповідь на це запитання у підручниках відсутня, а історики від хімії пропонують самі різні версії. Таке враження, що число Авогадро має якесь таємний зміст. Адже є магічні числа, куди деякі відносять число «пі», числа фібоначчі, сімку (на сході вісімку), 13 і т.д. Боротимемося з інформаційним вакуумом. Про те, хто такий Амедео Авогадро, і чому на честь цього вченого, крім сформульованого ним закону, знайденої константи був також названий кратер на Місяці, ми не говоритимемо. Про це і так написано безліч статей.

Якщо бути точним, не займався підрахунками молекул чи атомів у певному обсязі. Першим, хто спробував з'ясувати, скільки молекул газу

міститься в заданому об'ємі при однаковому тиску та температурі, був Йозеф Лошмідт, а це було в 1865 році. В результаті своїх експериментів Лошмідт дійшов висновку, що в одному кубічному сантиметрібудь-якого газу в звичайних умовахзнаходиться 2.68675. 10^19 молекул.

Згодом було винайдено незалежних способів того, як можна визначити число Авогадро і оскільки результати здебільшого збігалися, то це зайвий разговорило на користь дійсного існування молекул. на Наразікількість методів перевищила 60, але в Останніми рокамивчені намагаються ще більше підвищити точність оцінки, щоб запровадити нове визначення терміна кілограм. Поки що кілограм зіставляється з обраним матеріальним зразком без будь-якого фундаментального визначення.

Однак повернемося до нашого питання – чому дана константа дорівнює 6.022. 10 ^ 23?

У хімії, 1973 р., для зручності у розрахунках було запропоновано запровадити таке поняття як «кількість речовини». Основною одиницею вимірювання кількості став моль. Згідно з рекомендаціями IUPAC, кількість будь-якої речовини пропорційна числу її конкретних елементарних частинок. Коефіцієнт пропорційності залежить від типу речовини, а число Авогадро є його зворотної величиною.

Для наочності візьмемо якийсь приклад. Як відомо з визначення атомної одиниці маси, 1 а. відповідає одній дванадцятій від маси одного атома вуглецю 12С і становить 1.66053878.10 (-24) грама. Якщо помножити 1 а. на константу Авогадро, то вийде 1000 г/моль. Тепер візьмемо якийсь скажімо, берилій. Відповідно до таблиці маса одного атома берилію становить 9.01 а. Вважаємо чому дорівнює один моль атомів цього елемента:

6.02 х 10^23 моль-1 * 1.66053878х10^(−24) г * 9.01 = 9,01 г/моль.

Таким чином, виходить, що чисельно збігається з атомною.

Постійна Авогадро була спеціально обрана те щоб молярна маса відповідала атомної чи безрозмірної величині - відносної молекулярної Можна сказати, що число Авогадро зобов'язане своїй появі, з одного боку, атомної одиницімаси, з другого - загальноприйнятої одиниці для порівняння маси - граму.

Обчислити об'єм, молярну масу, кількість газоподібної речовини та відносну густину газу допомагає закон Авогадро в хімії. Гіпотеза була сформульована Амедео Авогадро у 1811 році, а пізніше була підтверджена експериментально.

Закон

Першим досліджував реакції газів Жозеф Гей-Люссак у 1808 році. Він сформулював закони теплового розширеннягазів та об'ємних відносин, отримавши з хлористого воднюта аміаку (двох газів) кристалічна речовина- NH 4 Cl (хлорид амонію). З'ясувалося, що для створення необхідно взяти однакові обсяги газів. При цьому якщо один газ був надлишком, то «зайва» частина після реакції залишалася невикористаною.

Трохи пізніше Авогадро сформулював висновок у тому, що з однакових температурах і тиску рівні обсяги газів містять однакову кількість молекул. При цьому гази можуть мати різні хімічні та фізичні властивості.

Рис. 1. Амедео Авогадро.

Із закону Авогадро випливає два наслідки:

• перше - один моль газу за рівних умов займає однаковий обсяг;
• друге - Відношення мас однакових обсягів двох газів дорівнює відношенню їх молярних мас і виражає відносну щільність одного газу по іншому (позначається D).

Нормальними умовами (н.у.) є тиск Р=101,3 кПа (1 атм) і температура Т=273 К (0°С). За нормальних умов молярний обсяггазів (об'єм речовини для його кількості) становить 22,4 л/моль, тобто. 1 моль газу (6,02 ∙ 10 23 молекул - постійне числоАвогадро) займає об'єм 22,4 л. Молярний обсяг (V m) – постійна величина.

Рис. 2. Нормальні умови.

Розв'язання задач

Головне значення закону – можливість проводити хімічні розрахунки. На основі першого слідства закону можна обчислити кількість газоподібної речовини через обсяг за такою формулою:

де V - об'єм газу, V m - молярний об'єм, n - кількість речовини, що вимірюється в молях.

Другий висновок із закону Авогадро стосується розрахунку відносної густини газу (ρ). Щільність обчислюється за формулою m/V. Якщо розглядати 1 моль газу, то формула щільності буде виглядати так:

ρ (газу) = M/V m ,

де M – маса одного моля, тобто. молярна маса.

Для розрахунку густини одного газу по іншому газу необхідно знати густини газів. Загальна формулавідносної густини газу виглядає наступним чином:

D(y) x = ρ(x) / ρ(y),

де ρ(x) – щільність одного газу, ρ(y) – другого газу.

Якщо підставити у формулу підрахунок щільності, то вийде:

D(y) x = M(х)/Vm/M(y)/Vm.

Молярний обсяг скорочується та залишається

D(y) x = M(х)/M(y).

Розглянемо практичне застосуваннязакону на прикладі двох завдань:

• Скільки літрів СО 2 вийде з 6 моль MgCO 3 при реакції розкладання MgCO 3 на оксид магнію та вуглекислий газ (н.у.)?
• Чому дорівнює відносна густина CO 2 по водню та по повітрю?

Спочатку вирішимо перше завдання.

n(MgCO 3) = 6 моль

MgCO 3 = MgO+CO 2

Кількість карбонату магнію та Вуглекислий газоднаково (по одній молекулі), тому n(CO2) = n(MgCO3) = 6 моль. З формули n = V/V m можна обчислити обсяг:

V = nV m, тобто. V(CO 2 ) = n(CO 2 ) ∙ V m = 6 моль ∙ 22,4 л/моль = 134,4 л

Відповідь: V(СО 2) = 134,4 л

Розв'язання другого завдання:

• D (H2) CO2 = M(CO2) / M(H2) = 44 г/моль / 2 г/моль = 22;
• D (пов.) CO 2 = M(CO 2) / M (пов.) = 44 г/моль / 29 г/моль = 1,52.

Рис. 3. Формули кількості речовини за обсягом та відносною щільністю.

Формули закону Авогадро працюють тільки для газоподібних речовин. Вони не застосовуються до рідин і твердих речовин.

Що ми дізналися?

Відповідно до формулювання закону рівні обсяги газів за однакових умов містять однакову кількість молекул. За нормальних умов (н.у.) величина молярного обсягупостійна, тобто. V m для газів завжди дорівнює 22,4 л/моль. З закону випливає, що однакова кількість молекул різних газів за нормальних умов займають однаковий обсяг, а також відносна щільність одного газу по іншому - відношення молярної маси одного газу до молярної маси другого газу.

Тест на тему

Оцінка доповіді

Середня оцінка: 4 . Усього отримано оцінок: 261.

АВОГАДРО ЧИСЛО, NA = (6,022045±0,000031)·1023, число молекул у молі будь-якої речовини або число атомів у молі простої речовини. Сам Авогадро не робив оцінок числа молекул у заданому обсязі, але розумів, що це дуже велика величина. 18 г H2O - те ж число молекул H2O (Mr = 18) і т.д. З того часу було розроблено велику кількість незалежних методів визначення числа Авогадро. Один моль речовини містить кількість молекул або атомів, що дорівнює постійної Авогадро.

В даний час (2016) число Авогадро поки є величиною, що вимірювається (а не приймається за визначенням). Маючи в своєму розпорядженні такі практично ідеальні об'єкти, можна з високою точністю підрахувати число атомів кремнію в кулі і тим самим визначити число Авогадро. Пізніше було показано, що ця гіпотеза є необхідним наслідком кінетичної теорії, і зараз вона відома як закон Авогадро.

Розрахунки з використанням числа Авогадро.

Підрахунок числа частинок, що знаходяться на різній висотіу стовпі суспензії дав число Авогадро 6,82Ч1023. За допомогою числа Авогадро було отримано точні значеннямаси атомів і молекул багатьох речовин: натрію, 3,819×10–23 г (22,9898 г/6,02×1023), тетрахлориду вуглецю, 25,54×10–23 г тощо. Авогадро) - кількість структурних елементів (атомів, молекул, іонів або ін. частинок) в 1 молі. назв. на честь А. Авогадро, позначається. А. п. - одна з фундам.

Постійна Авогадро – одна з фундаментальних фізичних констант. Названа на ім'я А. Авогадро. За часів Авогадро його гіпотезу неможливо було довести теоретично. Так, з них випливало, що рівні обсяги водню та хлору дають подвоєний обсяг хлороводню. Авогадро з усіма експериментальними даними. Число молекул в одному молі стали називати постійною Авогадро (її зазвичай позначають NА). Таке визначення молячи зберігалося протягом майже цілого століття.

Ще за часів Канніццаро ​​було очевидно, що оскільки атоми та молекули дуже маленькі і ніхто їх ще не бачив, постійна Авогадро має бути дуже великою. Насамперед, їм було зрозуміло, що обидві величини пов'язані один з одним: що менше виявляться атоми і молекули, то більше вийде число Авогадро. Постійну Авогадро визначали багатьма методами. Вимірявши співвідношення інтенсивностей прямого сонячного світлата розсіяного Синє небоможна визначити постійну Авогадро.

Постійна Авогадро настільки велика, що важко піддається уяві. N-число молекул у даному його зразку. Іншими словами, один моль речовини міститься в його масі, вираженої в грамах і рівної відносної молекулярної (або атомної) маси цієї речовини.

Знайдемо молярну масу води (H2O). 1 моль води міститься у її 0,018 кг, отже, MH2O= 0,018 кг/моль. Знання числа Авогадро дає можливість оцінити розмір молекул чи обсяг V0, що припадає однією молекулу.

Додаткові матеріали на тему: Молекулярна фізика. Міль. Постійна Авогадро. Кількість речовини.

Першу спробу знайти число молекул, що займають даний обсяг, зробив у 1865 році. Лошмідт. З обчислень Лошмідта слід було, що з повітря кількість молекул на одиницю обсягу становить 1,81·1018 см−3, що у 15 разів менше справжнього значення. Насправді 1 см³ ідеального газу за нормальних умов міститься 2,68675·1019 молекул.

Кількісні розрахунки у хімії

Чудовий збіг отриманих значень є свідченням реальної кількості молекул. Одна з фундаментальних постійних, за допомогою якої можна визначити такі величини, як масу атома або молекули (див. нижче), заряд електрона і т.д.

Калькулятори з фізики

Число Фарадея можна визначити, вимірюючи кількість електрики, необхідне розчинення або осадження 1 моль срібла. Можна також показати, що в 1 г натрію повинно бути приблизно 3Ч1022 атомів цього елемента. Больцмана постійної, Фарадея постійної та ін.). Один з найкращих експериментів.

Визначення, що ґрунтується на вимірі заряду електрона.

Загалом, я зовсім заплутався =) якщо хтось може мені це пояснити, буду дуже вдячний! У хімічних процесахберуть участь дрібні частинки– молекули, атоми, іони, електрони. Молярна масаречовини (M) – маса одного моля цієї речовини.

Експерименти Перрен.

Вона входить у деякі інші постійні, наприклад, у постійну Больцмана. Значення відносної молекулярної масирозраховуються із значень відносної атомної маси з урахуванням числа атомів кожного елемента у формульній одиниці складної речовини. Атоми та молекули — частки надзвичайно малі, тому порції речовин, які беруться для хімічних реакцій, характеризуються фізичними величинами, що відповідають великому числучастинок.

Кількість речовини - це фізична величина, прямо пропорційна числу частинок, що становлять цю речовину і входять у взяту порцію цієї речовини. У хімічних розрахунках масу газоподібних реагентів та продуктів часто замінюють їх обсягами. Ця фізична стала — молярний обсяг газу за нормальних умов.

Саме закон Авогадро допоміг вченим правильно визначити формули багатьох молекул та розрахувати атомні маси різних елементів.

Відомо більше 20 незалежних методів визначення постійної Авогадро, напр. на основі вимірювання заряду електрона або кол-ва електрики, необхідного для електролітич. А коли війська Наполеона зайняли Північну ІталіюАвогадро став секретарем нової французької провінції. Дійсно, якщо в 1 л водню міститься стільки ж молекул, що і в 1 л кисню, то відношення густин цих газів дорівнює відношенню мас молекул.

Для цього треба було лише проаналізувати результати та інших аналогічних експериментів. Частково це пояснюється відсутністю в ті часи простого та ясного запису формул і рівнянь хімічних реакцій. З погляду цієї теорії неможливо було уявити молекулу кисню, що складається з двох однаково заряджених атомів!

Авогадро особливо наголошував, що молекули в газах не обов'язково повинні складатися з одиночних атомів, а можуть містити кілька атомів – однакових чи різних

Наріжний камінь сучасної атомної теорії, – писав Канніццаро, – складає теорія Авогадро.

Чим більше атомівабо молекул у макроскопічному тілі, тим, очевидно, більше речовиниміститься в даному тілі. Число молекул у макроскопічних тілах величезне. Ця величина була названа числом (чи постійною) Лошмідта. У рівних обсягах різних газівза однакових умов міститься те саме число молекул.