Chimica

Avogadro Number Cronologia, unità, come viene calcolato, usi

Avogadro Number Cronologia, unità, come viene calcolato, usi

Lui Numero Avogadro È uno che indica quante particelle costituiscono una molle di materia. È normalmente designato con il simbolo nA o L, e ha una grandezza straordinaria: 6,02 · 1023, scritto in notazione scientifica; Se non utilizzato, dovresti scrivere completo: 60200000000000000000.

Per evitare e facilitare il suo uso, è conveniente fare riferimento al numero di Avogadro chiamandolo mol; Questo è il nome che riceve l'unità corrispondente a tali particelle (atomi, protoni, neutroni, elettroni, ecc.). Pertanto, se una dozzina corrisponde a 12 unità, una mol copre nA unità, semplificare i calcoli stechiometrici.

Il numero Avogadro scritto in notazione scientifica. Fonte: Phaney [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

Matematicamente, il numero di Avogadro potrebbe non essere il più grande di tutti; Ma al di fuori del campo della scienza, usalo per indicare che la quantità di qualsiasi oggetto supererebbe i limiti dell'immaginazione umana.

Ad esempio, una mole di matite implicherebbe la produzione di 6,02 · 1023 unità, lasciando la terra tentando senza i polmoni vegetali. Come questo ipotetico esempio, molti altri abbondano, che consentono di intravedere la magnificenza e l'applicabilità di questo numero per le quantità astronomiche.

SenzaA E la mol allude a quantità esorbitanti di qualsiasi cosa, cos'è l'utilità nella scienza? Come indicato all'inizio: consentono di "contare" particelle molto piccole, i cui numeri sono incredibilmente vasti anche in quantità insignificanti di materia.

La goccia più piccola di un liquido ospita miliardi di particelle, nonché la quantità più ridicola di un certo solido che può essere pesato in un certo equilibrio.

Per non ricorrere alle notazioni scientifiche, la talpa arriva ad aiutare, indicando quanto, più o meno, ha una sostanza o un composto rispetto a nA. Ad esempio, 1 g di argento corrisponde a circa 9 · 10-3 mol; In altre paroleA (5,6 · 10ventuno Ag atomi, approssimativamente).

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Storia

Ispirazioni Amedeo Avogadro

Alcune persone credono che il numero di Avogadro fosse una costante determinata da Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro di Quaregna e Cerreto, meglio conosciuta come Amedee Avogadro; Tuttavia, questo scienziato-abogato, dedicato allo studio delle proprietà dei gas e ispirato alle opere di Dalton e Gay-Lussac, non è stato quello che ha introdotto la NA.

Dalton, Amadeo Avogadro ha appreso che le masse gase sono combinate o reagiscono in proporzioni costanti. Ad esempio, una massa di idrogeno reagisce completamente con un ossigeno otto volte superiore; Quando tale proporzione non è stata soddisfatta, uno dei due gas è rimasto in eccesso.

Gay-lussac, d'altra parte, ha appreso che i volumi di gase reagiscono mantenendo una relazione fissa. Pertanto, due volumi di idrogeno reagiscono con uno di ossigeno per produrre due volumi di acqua (sotto forma di vapore, date le alte temperature generate).

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Ipotesi molecolare

Nel 1811 Avogadro condensò le sue idee per formulare la sua ipotesi molecolare, in cui spiegò che la distanza che separa le molecole gassose è costante fintanto che la pressione o la temperatura non cambiano. Questa distanza, quindi, definisce il volume che un gas può occupare in barriere espandibili (un palloncino, per esempio).

Quindi, data una massa di gas a, mA, e una massa di gas b, mB, MA e mB Avranno lo stesso volume in condizioni normali (t = 0ºC e p = 1 atm) se entrambi i gas ideali hanno lo stesso numero di molecole; Questa era l'ipotesi, oggi legge, di Avogadro.

Dalle sue osservazioni ha anche dedotto che la relazione tra densità di gas, di nuovo a e b, è la stessa di quella delle sue masse molecolari relative (ρ (ρA/ρB = MA/MB).

Il suo più grande successo è stato quello di introdurre il termine "molecola" come è attualmente noto. Avogadro trattava idrogeno, ossigeno e acqua come molecole e non come atomi.

Cinquant'anni dopo

L'idea delle sue molecole diatomiche trovò una forte resistenza tra i chimici del diciannovesimo secolo. Mentre Amadeo Avogadro ha tenuto lezioni di fisica all'Università di Torino, il suo lavoro non è stato molto ben accettato e, all'ombra di esperimenti e osservazioni di sostanze chimiche di più famoso, la sua ipotesi è stata sepolta per cinquant'anni.

Nemmeno il contributo del noto scienziato André Ampere, che sostenne l'ipotesi di Avogadro, era sufficiente per considerare seriamente le sostanze chimiche

Non era altro che nel Congresso di Karlsruhe, in Germania del 1860, che il giovane chimico italiano, Stanislao Cannizzaro, salvò il lavoro di Avogadro in risposta al caos a causa della mancanza di masse atomiche e equazioni chimiche affidabili e solide.

La nascita del termine

Ciò che è noto per "numero di Avogadro" è stato introdotto dal fisico francese Jean Baptiste Perrin, quasi cento anni dopo. Determinato approssimativo nA Attraverso diversi metodi dal suo lavoro sul movimento browniano.

Cosa sono e unità

Atomo-gramma e molecola-gramma

Il numero di Avogadro e la mol sono correlati; Tuttavia, il secondo esisteva prima del primo.

Conosciuta le masse relative di atomi, l'unità di massa atomica (UMA) è stata introdotta come dodici parte di un atomo di isotopo di carbonio 12; approssimativamente, la massa di un protone o neutrone. In questo modo, si sapeva che il carbonio aveva dodici volte più pesante dell'idrogeno; Ciò che è equivalente a dire, 12C pesa 12u e 1H wes 1 u.

Tuttavia, quanta massa fa un uma davvero uguale? Inoltre, cosa sarebbe possibile misurare l'impasto verso particelle così piccole? Quindi è nato dall'idea del grammo atomo e della molecola, che sono stati successivamente sostituiti dalla mol. Queste unità hanno comodamente collegato il grammo con l'UMA come segue:

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12 g 12C = n · ma

Un numero di N atomi di 12C, moltiplicato per la sua massa atomica, fornisce un valore numericamente identico alla massa atomica relativa (12 UMA). Pertanto, 12 g di 12C era equivalente a un atomo-gramma; 16 g di 16O, a una spina atomica di ossigeno; 16 g di Cho4, Un grammo molecola per metano, e quindi con altri elementi o composti.

Masse molari e mol

Il grammo di atomo e molecola, più che unità, consistevano rispettivamente nelle masse molari di atomi e molecole.

Pertanto, la definizione di Mol è: l'unità designata per il numero di atomi presenti in 12 g di carbonio puro (o 0,012 kg). E da parte sua, n ha continuato a indicare come nA.

Quindi, il numero di Avogadro è costituito formalmente dal numero di atomi che costituiscono tali 12 g di carbonio 12; E la sua unità è la mol e i suoi derivati ​​(Kmol, Mmol, LB-MOL, ecc.).

Le masse molari sono masse molecolari (o atomiche) espresse secondo le moli.

Ad esempio, la massa molare di O2 È 32 g/mol; cioè, una mole di molecole di ossigeno ha una massa di 32 g e una molecola di o2 Ha una massa molecolare di 32 u. Allo stesso modo, la massa molare di H è 1g/mol: una mole di H ha una massa di 1 g e un atomo di H ha una massa atomica di 1 U.

Come viene calcolato il numero di Avogadro

Quanto costa una mol? Quale valore fa nA in modo che le masse atomiche e molecolari abbiano lo stesso valore numerico delle masse molari? Per sapere, la seguente equazione deve essere risolta:

12 g 12C = nA· MA

Ma Ma è 12 Uma.

12 g 12C = nA· 12um

Se sai quanto vale un UMA (1.667 10-24 g), puoi calcolare direttamente nA:

NA = (12g/2 · 10-23G)

= 5.998 · 1023 atomi di 12C

Questo numero è identico all'inizio dell'articolo identico? NO. Mentre i decimali giocano contro, ci sono molti più calcoli precisi per determinare nA.

Metodi di misurazione più precisi

Se la definizione di mol è precedentemente nota, in particolare una mol di elettroni e la carica elettrica che trasportano (circa 96500 c/mol), conoscendo il carico di un singolo elettrone (1.602 × 10−19C), puoi calcolare nA Anche in questo modo:

NA = (96500 C/1.602 × 10−19C)

= 6.0237203 · 1023 elettroni

Questo valore sembra ancora meglio.

Un altro modo per calcolarlo è costituito da tecniche cristallografiche a raggi X, usando una sfera di silicio ultra pura da 1 kg. Per fare questo, viene utilizzata la formula:

NA = N(VO/VM)

Dove N È il numero di atomi presenti nella cellula unitaria di un vetro di silicio (N= 8) e VO e vM sono i volumi della cellula unitaria e del molare, rispettivamente. Conoscendo le variabili per il cristallo di silicio, è possibile calcolare il numero di Avogadro con questo metodo.

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Applicazioni

Il numero Avogadro consente di esprimere le quantità abissali di particelle elementari in semplici grammi, che possono essere misurati in scale analitiche o rudimentali. Non solo questo: se una proprietà atomica viene moltiplicata per nA, La sua manifestazione sarà ottenuta su scale macroscopiche, visibili nel mondo e con l'occhio nudo.

Pertanto, e con grande ragione, si dice che questo numero funzioni come un ponte tra microscopico e macroscopico. Si trova spesso soprattutto in fisico -chimica, quando si cerca di collegare il comportamento di molecole o ioni con quello delle loro fasi fisiche (liquido, soda o solido).

Esercizi risolti

Nella sezione dei calcoli due esempi di esercizi sono stati affrontati usando nA. Successivamente, altri due saranno risolti.

Esercizio 1

Qual è la massa di una molecola H2O?

Se è noto che il suo impasto molare è di 18 g/mol, allora una mol di molecole H2O ha una massa di 18 grammi; Ma la domanda allude a una singola molecola, da sola. Per calcolare quindi la sua massa è fatta di fattori di conversione:

(18g/mol H2O) · (mol H2O/6.02 · 1023 H2O) = 2.99 · 10-23 G/molecula h2O

Cioè una molecola H2Oppure ha una massa di 2,99 · 10-23 G.

Esercizio 2

Quanti atomi di metallo (DY) conterranno un pezzo dello stesso la cui massa è 26 g?

L'impasto atomico della disposizione è 162,5 U, pari a 162,5 g/mol usando il numero Avogadro. Ancora una volta, vengono eseguiti i fattori di conversione:

(26 g) · (mol DY/162.5G) · (6.02 · 1023 atomi dy/mol dy) = 9.63 · 1022 atomi dy

Questo valore è 0,16 volte più piccolo di nA (9.63 · 1022/6.02 · 1023), E quindi, questo pezzo ha 0,16 moli del Tennium (anche in grado di calcolare con 26/162,5).

Riferimenti

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