Число Авогадро: визначення

Число Авогадро, або постійна Авогадро, — це кількість частинок, що містяться в одному молі речовини. Це кількість атомів у рівно 12 грамах вуглецю -12. Це експериментально визначене значення становить приблизно 6,0221 x 10 23 частинок на моль. Число Авогадро можна позначити символом L або N _A . Зауважте, що число Авогадро саме по собі є безрозмірною величиною.

У хімії та фізиці число Авогадро зазвичай відноситься до кількості атомів, молекул або іонів, але його можна застосувати до будь-якої «частинки». Наприклад, 6,02 х 10 23 слонів — це кількість слонів в одному молі з них! Атоми, молекули та іони набагато менші за масу, ніж слони, тому для позначення однорідної їх кількості потрібно було велике число, щоб їх можна було порівнювати один відносно одного в хімічних рівняннях і реакціях.

Історія числа Авогадро

Число Авогадро названо на честь італійського вченого Амедео Авогадро . Хоча Авогадро припустив, що об’єм газу при фіксованій температурі та тиску був пропорційний кількості частинок, які він містить, він не запропонував константу.

У 1909 році французький фізик Жан Перрен запропонував число Авогадро. Він отримав Нобелівську премію з фізики 1926 року за використання кількох методів для визначення значення константи. Однак значення Перрена базувалося на кількості атомів в 1 грам-молекулі атомарного водню. Пізніше константу було перевизначено на основі 12 грамів вуглецю-12. У німецькій літературі це число також називають сталою Лошмідта.

Приклад числа Авогадро Хімічна задача

Число Авогадро є однією з найважливіших констант, що використовуються в хімії . Це кількість частинок в одному молі матеріалу, виходячи з кількості атомів у рівно 12 грамах ізотопу вуглецю-12. Хоча це число є константою, воно містить забагато значущих цифр, щоб з ними можна було працювати, тому ми використовуємо округлене значення 6,022 x 10 23 . Отже, ви знаєте, скільки атомів в молі. Ось як використовувати інформацію для визначення маси окремого атома.

Ключові висновки: використання числа Авогадро для обчислення атомної маси

• Число Авогадро – це кількість частинок в одному молі будь-чого. У цьому контексті це кількість атомів в одному молі елемента.
• За допомогою числа Авогадро легко знайти масу окремого атома. Просто розділіть відносну атомну масу елемента на число Авогадро, щоб отримати відповідь у грамах.
• Той самий процес працює для визначення маси однієї молекули. У цьому випадку складіть усі атомні маси в хімічній формулі та розділіть на число Авогадро.

Приклад числа Авогадро: маса одного атома

Запитання: обчисліть масу в грамах одного атома вуглецю (С).

Рішення

Щоб обчислити масу окремого атома, спочатку знайдіть атомну масу вуглецю з періодичної таблиці . Це число, 12,01, є масою в грамах одного моля вуглецю. Один моль вуглецю дорівнює 6,022 х 10 23 атомів вуглецю ( число Авогадро ). Потім це співвідношення використовується для «перетворення» атома вуглецю в грами за співвідношенням:

маса 1 атома / 1 атом = маса моля атомів / 6,022 x 10 23 атомів

Підставте атомну масу вуглецю, щоб визначити масу 1 атома:

маса 1 атома = маса моля атомів / 6,022 x 10 23

маса 1 атома C = 12,01 г / 6,022 x 10 23 атомів C
маса 1 атома C = 1,994 x 10 -23 г

Відповідь

Маса одного атома вуглецю дорівнює 1,994 х 10 -23 г.

Маса окремого атома є надзвичайно малим числом! Ось чому хіміки використовують число Авогадро. Це полегшує роботу з атомами, тому що ми працюємо з молями, а не з окремими атомами.

Застосування формули для розв’язування інших атомів і молекул

Незважаючи на те, що задачу було розроблено з використанням вуглецю (елемента, на якому базується число Авогадро), ви можете використовувати той самий метод для розв’язання маси атома чи молекули . Якщо ви шукаєте масу атома іншого елемента, просто використовуйте атомну масу цього елемента.

Якщо ви хочете використати це співвідношення для визначення маси однієї молекули, є додатковий крок. Вам потрібно скласти маси всіх атомів у одній молекулі та використовувати їх замість цього.

Скажімо, наприклад, ви хочете дізнатися масу одного атома води. З формули (H ₂ O) ви знаєте, що є два атоми водню та один атом кисню. Ви використовуєте періодичну таблицю, щоб знайти масу кожного атома (H дорівнює 1,01, а O дорівнює 16,00). Утворення молекули води дає масу:

1,01 + 1,01 + 16,00 = 18,02 грама на моль води

і ви вирішуєте за допомогою:

маса 1 молекули = маса одного моля молекул / 6,022 x 10 23

маса 1 молекули води = 18,02 грама на моль / 6,022 x 10 23 молекул на моль

маса 1 молекули води = 2,992 х 10 -23 грамів

Джерела

• Борн, Макс (1969): Атомна фізика (8-е вид.). Дуврське видання, передруковано Кур’єром у 2013 р. ISBN 9780486318585
• Bureau International des Poids et Mesures (2019). Міжнародна система одиниць (СІ) (9-е вид.). Англійська версія.
• Міжнародний союз теоретичної та прикладної хімії (1980). “Атомна вага елементів 1979”. Чисте застосування Chem . 52 (10): 2349–84. doi:10.1351/pac198052102349
• Міжнародний союз теоретичної та прикладної хімії (1993). Величини, одиниці та символи у фізичній хімії (2-е вид.). Оксфорд: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8.
• Національний інститут стандартів і технологій (NIST). « Константа Авогадро ». Фундаментальні фізичні константи.