O mărime fizică egală cu numărul de elemente structurale (care sunt molecule, atomi etc.) pe un mol de substanță se numește numărul lui Avogadro. Valoarea sa acceptată oficial este NA = 6,02214084(18)×1023 mol -1, a fost aprobat în 2010. În 2011, au fost publicate rezultatele unor noi studii, acestea sunt considerate mai exacte, dar în prezent nu sunt aprobate oficial.

Legea lui Avogadro are o mare importanță în dezvoltarea chimiei, el a permis să calculeze greutatea corpurilor care își pot schimba starea, devenind gazoase sau vaporoase. Pe baza legii lui Avogadro și-a început dezvoltarea teoria atomo-moleculară, care decurge din teoria cinetică a gazelor.

Mai mult, cu ajutorul legii lui Avogadro, a fost dezvoltată o metodă de obținere a greutății moleculare a substanțelor dizolvate. Pentru a face acest lucru, legile gazelor ideale au fost extinse la soluțiile diluate, pe baza ideii că solutul va fi distribuit pe volumul solventului, pe măsură ce un gaz este distribuit într-un vas. De asemenea, legea lui Avogadro a făcut posibilă determinarea adevăratelor mase atomice ale unui număr de elemente chimice.

Utilizarea practică a numărului lui Avogadro

Constanta este utilizată în calculul formulelor chimice și în procesul de compilare a ecuațiilor reacțiilor chimice. Cu ajutorul acestuia se determină masele moleculare relative ale gazelor și numărul de molecule dintr-un mol de orice substanță.

Prin numărul Avogadro se calculează constanta universală a gazelor, se obține prin înmulțirea acestei constante cu constanta Boltzmann. În plus, înmulțind numărul Avogadro și sarcina electrică elementară, se poate obține constanta Faraday.

Folosind consecințele legii lui Avogadro

Prima consecință a legii spune: „O mol de gaz (orice) în condiții egale va ocupa un volum”. Astfel, în condiții normale, volumul unui mol de orice gaz este de 22,4 litri (această valoare se numește volumul molar de gaz), iar folosind ecuația Mendeleev-Clapeyron, puteți determina volumul de gaz la orice presiune și temperatură.

A doua consecință a legii: „Masa molară a primului gaz este egală cu produsul dintre masa molară a celui de-al doilea gaz cu densitatea relativă a primului gaz la al doilea”. Cu alte cuvinte, în aceleași condiții, cunoscând raportul dintre densitatea a două gaze, se pot determina masele lor molare.

La vremea lui Avogadro, ipoteza lui era teoretic nedemonstrabilă, dar a facilitat stabilirea experimentală a compoziției moleculelor de gaz și determinarea masei acestora. De-a lungul timpului, o bază teoretică a fost adusă sub experimentele sale, iar acum este folosit numărul lui Avogadro

Legea lui Avogadro în chimie ajută la calcularea volumului, masa molară, cantitatea unei substanțe gazoase și densitatea relativă a unui gaz. Ipoteza a fost formulată de Amedeo Avogadro în 1811 și ulterior a fost confirmată experimental.

Lege

Joseph Gay-Lussac a fost primul care a studiat reacțiile gazelor în 1808. El a formulat legile expansiunii termice a gazelor și a raporturilor volumetrice, obținând din acid clorhidric și amoniac (două gaze) o substanță cristalină - NH 4 Cl (clorură de amoniu). S-a dovedit că pentru a-l crea, este necesar să luați aceleași volume de gaze. Mai mult, dacă un gaz era în exces, atunci partea „extra” după reacție a rămas nefolosită.

Puțin mai târziu, Avogadro a formulat concluzia că la aceleași temperaturi și presiuni, volume egale de gaze conțin același număr de molecule. În acest caz, gazele pot avea proprietăți chimice și fizice diferite.

Orez. 1. Amedeo Avogadro.

Din legea lui Avogadro decurg două consecințe:

• primul - un mol de gaz în condiții egale ocupă același volum;
• al doilea - raportul maselor de volume egale a două gaze este egal cu raportul maselor lor molare și exprimă densitatea relativă a unui gaz în termenii altuia (notat cu D).

Condițiile normale (n.s.) sunt presiunea P=101,3 kPa (1 atm) și temperatura T=273 K (0°C). În condiții normale, volumul molar al gazelor (volumul unei substanțe față de cantitatea sa) este de 22,4 l / mol, adică. 1 mol de gaz (6,02 ∙ 10 23 molecule - numărul constant al lui Avogadro) ocupă un volum de 22,4 litri. Volumul molar (V m) este o valoare constantă.

Orez. 2. Condiții normale.

Rezolvarea problemelor

Semnificația principală a legii este capacitatea de a efectua calcule chimice. Pe baza primei consecințe a legii, puteți calcula cantitatea de materie gazoasă prin volum folosind formula:

unde V este volumul gazului, V m este volumul molar, n este cantitatea de substanță, măsurată în moli.

A doua concluzie din legea lui Avogadro se referă la calculul densității relative a unui gaz (ρ). Densitatea este calculată folosind formula m/V. Dacă luăm în considerare 1 mol de gaz, atunci formula densității va arăta astfel:

ρ (gaz) = ​​M/V m ,

unde M este masa unui mol, adică Masă molară.

Pentru a calcula densitatea unui gaz dintr-un alt gaz, este necesar să se cunoască densitatea gazelor. Formula generală pentru densitatea relativă a unui gaz este următoarea:

D(y)x = ρ(x) / ρ(y),

unde ρ(x) este densitatea unui gaz, ρ(y) este densitatea celui de-al doilea gaz.

Dacă înlocuim calculul densității în formulă, obținem:

D (y) x \u003d M (x) / V m / M (y) / V m.

Volumul molar scade și rămâne

D(y)x = M(x) / M(y).

Luați în considerare aplicarea practică a legii pe exemplul a două probleme:

• Câți litri de CO 2 se vor obține din 6 moli de MgCO 3 în reacția de descompunere a MgCO 3 în oxid de magneziu și dioxid de carbon (n.o.)?
• Care este densitatea relativă a CO 2 pentru hidrogen și pentru aer?

Să rezolvăm mai întâi prima problemă.

n(MgC03) = 6 mol

MgCO 3 \u003d MgO + CO 2

Cantitatea de carbonat de magneziu și dioxid de carbon este aceeași (o moleculă fiecare), prin urmare n (CO 2) \u003d n (MgCO 3) \u003d 6 mol. Din formula n \u003d V / V m, puteți calcula volumul:

V = nV m , adică. V (CO 2) \u003d n (CO 2) ∙ V m \u003d 6 mol ∙ 22,4 l / mol \u003d 134,4 l

Răspuns: V (CO 2) \u003d 134,4 l

Rezolvarea celei de-a doua probleme:

• D (H2) CO 2 \u003d M (CO 2) / M (H 2) \u003d 44 g / mol / 2 g / mol \u003d 22;
• D (aer) CO 2 \u003d M (CO 2) / M (aer) \u003d 44 g / mol / 29 g / mol \u003d 1,52.

Orez. 3. Formule pentru cantitatea de substanță în volum și densitatea relativă.

Formulele legii lui Avogadro funcționează doar pentru substanțe gazoase. Nu se aplică lichidelor și solidelor.

Ce am învățat?

Conform formulării legii, volume egale de gaze în aceleași condiții conțin același număr de molecule. În condiții normale (n.c.), valoarea volumului molar este constantă, adică. V m pentru gaze este întotdeauna 22,4 l/mol. Din legea rezultă că același număr de molecule de gaze diferite în condiții normale ocupă același volum, precum și densitatea relativă a unui gaz în altul - raportul dintre masa molară a unui gaz și masa molară a celui de-al doilea. gaz.

Test cu subiecte

Raport de evaluare

Rata medie: 4 . Evaluări totale primite: 261.

Știm dintr-un curs de chimie școlar că dacă luăm un mol din orice substanță, atunci acesta va conține 6,02214084(18).10^23 de atomi sau alte elemente structurale (molecule, ioni etc.). Pentru comoditate, numărul Avogadro este de obicei scris sub această formă: 6.02. 10^23.

Cu toate acestea, de ce este constanta Avogadro (în ucraineană „a devenit Avogadro”) egală cu această valoare? Nu există un răspuns la această întrebare în manuale, iar istoricii chimiei oferă o varietate de versiuni. Se pare că numărul lui Avogadro are o semnificație secretă. La urma urmei, există numere magice, unde unele includ numărul „pi”, numerele Fibonacci, șapte (opt în est), 13 etc. Vom lupta cu vidul informațional. Nu vom vorbi despre cine este Amedeo Avogadro și de ce, pe lângă legea pe care a formulat-o, constanta găsită, un crater de pe Lună a fost numit și după acest om de știință. Au fost deja scrise multe articole despre asta.

Pentru a fi precis, nu am numărat molecule sau atomi într-un anumit volum. Prima persoană care încearcă să-și dea seama câte molecule de gaz

conținut într-un volum dat la aceeași presiune și temperatură, era Josef Loschmidt, și asta în 1865. Ca rezultat al experimentelor sale, Loschmidt a ajuns la concluzia că într-un centimetru cub de orice gaz în condiții normale există 2,68675. 10^19 molecule.

Ulterior, au fost inventate metode independente cu privire la modul de determinare a numărului Avogadro și, deoarece rezultatele în cea mai mare parte au coincis, acest lucru a vorbit din nou în favoarea existenței reale a moleculelor. În prezent, numărul de metode a depășit 60, dar în ultimii ani oamenii de știință au încercat să îmbunătățească în continuare acuratețea estimării pentru a introduce o nouă definiție a termenului „kilogram”. Până acum, kilogramul este comparat cu standardul material ales fără nicio definiție fundamentală.

Cu toate acestea, revenim la întrebarea noastră - de ce această constantă este egală cu 6,022. 10^23?

În chimie, în 1973, pentru comoditatea calculelor, s-a propus introducerea unui astfel de concept ca „cantitate de substanță”. Unitatea de bază pentru măsurarea cantității a fost molul. Conform recomandărilor IUPAC, cantitatea oricărei substanțe este proporțională cu numărul particulelor sale elementare specifice. Coeficientul de proporționalitate nu depinde de tipul de substanță, iar numărul Avogadro este reciprocul acestuia.

Pentru a ilustra, să luăm un exemplu. După cum se știe din definiția unității de masă atomică, 1 a.m.u. corespunde unei douăsprezece parte din masa unui atom de carbon 12C și este de 1,66053878,10^(−24) grame. Dacă înmulțiți 1 a.m.u. prin constanta Avogadro, obțineți 1.000 g/mol. Acum să luăm niște, să zicem, beriliu. Conform tabelului, masa unui atom de beriliu este de 9,01 amu. Să calculăm cu ce este egal un mol de atomi ai acestui element:

6,02 x 10^23 mol-1 * 1,66053878x10^(−24) grame * 9,01 = 9,01 grame/mol.

Astfel, se dovedește că numeric coincide cu atomul.

Constanta Avogadro a fost aleasă special, astfel încât masa molară să corespundă unei valori atomice sau adimensionale - una moleculară relativă.

legea lui Avogadro

În zorii dezvoltării teoriei atomice (), A. Avogadro a prezentat o ipoteză conform căreia, la aceeași temperatură și presiune, volume egale de gaze ideale conțin același număr de molecule. Această ipoteză s-a dovedit mai târziu a fi o consecință necesară a teoriei cinetice și este acum cunoscută sub numele de legea lui Avogadro. Poate fi formulat astfel: un mol de orice gaz la aceeași temperatură și presiune ocupă același volum, în condiții normale egal cu 22,41383 . Această cantitate este cunoscută ca volumul molar al gazului.

Avogadro însuși nu a făcut estimări ale numărului de molecule dintr-un anumit volum, dar a înțeles că aceasta este o valoare foarte mare. Prima încercare de a găsi numărul de molecule care ocupă un anumit volum a fost făcută în anul J. Loschmidt. Din calculele lui Loschmidt a rezultat că pentru aer numărul de molecule pe unitate de volum este de 1,81·10 18 cm −3, ceea ce este de aproximativ 15 ori mai mic decât valoarea adevărată. După 8 ani, Maxwell a dat o estimare mult mai apropiată de „aproximativ 19 milioane de milioane” de molecule pe centimetru cub, sau 1,9·10 19 cm −3 . De fapt, 1 cm³ dintr-un gaz ideal în condiții normale conține 2,68675·10 19 molecule. Această cantitate a fost numită număr Loschmidt (sau constantă). De atunci, au fost dezvoltate un număr mare de metode independente pentru determinarea numărului Avogadro. Acordul excelent al valorilor obținute este o dovadă convingătoare a numărului real de molecule.

Măsurare constantă

Datele din acest articol sunt actuale din decembrie 2011.

Valoarea oficial acceptată a numărului lui Avogadro astăzi a fost măsurată în 2010. Pentru aceasta s-au folosit două sfere din silicon-28. Sferele au fost obținute la Institutul de Cristalografie Leibniz și lustruite la Centrul Australian pentru Optică de Înaltă Precizie atât de ușor încât înălțimile proeminențelor de pe suprafața lor nu depășeau 98 nm. Pentru producerea lor s-a folosit siliciu-28 de înaltă puritate, izolat la Institutul de Chimie a Substanțelor de Puritate Înaltă Nijni Novgorod al Academiei Ruse de Științe din tetrafluorură de siliciu foarte îmbogățită în siliciu-28, obținută la Biroul Central de Proiectare Mecanic. Inginerie la Sankt Petersburg.

Având astfel de obiecte practic ideale, este posibil să se numere cu mare precizie numărul de atomi de siliciu din minge și, prin urmare, să se determine numărul Avogadro. Conform rezultatelor obținute, este egal cu 6,02214084(18)×10 23 mol -1 .

Relația dintre constante

• Prin produsul constantei Boltzmann, constanta universală a gazului, R=kN A.
• Prin produsul unei sarcini electrice elementare și numărul Avogadro, constanta Faraday este exprimată, F=ro A.

Vezi si

Note

Literatură

• Numărul lui Avogadro // Marea Enciclopedie Sovietică

Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți ce este „Numărul lui Avogadro” în alte dicționare:

- (constanta lui Avogadro, simbolul L), o constantă egală cu 6,022231023, corespunde numărului de atomi sau molecule conținute într-un MOL al unei substanțe... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

numărul lui Avogadro- 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. priede. priedas(ai) Grafinis formatas atitikmenys:… … Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

numărul lui Avogadro- Avogadro constant statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. constanta lui Avogadro; Numărul lui Avogadro vok. Avogadro Konstante, f; Avogadrosche Konstante, f rus. constanta lui Avogadro, f; numărul lui Avogadro, n pranc. constante d'Avogadro, f; nombre… … Fizikos terminų žodynas

Constanta Avogadro (numărul Avogadro)- numărul de particule (atomi, molecule, ioni) dintr-un mol dintr-o substanță (un mol este cantitatea dintr-o substanță care conține atâtea particule câte atomi există în exact 12 grame de izotop de carbon 12), notat cu simbolul N = 6,023 1023. Unul dintre ... ... Începuturile științelor naturale moderne

- (numărul lui Avogadro), numărul de elemente structurale (atomi, molecule, ioni sau alte h c) în unități. count va to va (într-o mol). Numit după A. Avogadro, desemnat NA. A. p. una dintre constantele fizice fundamentale, esențială pentru determinarea multor... Enciclopedia fizică

- (Numărul lui Avogadro; notat cu NA), numărul de molecule sau atomi dintr-un mol de substanță, NA \u003d 6,022045 (31) x 1023 mol 1; Nume pe nume A. Avogadro... Științele naturii. Dicţionar enciclopedic

- (numărul lui Avogadro), numărul de particule (atomi, molecule, ioni) într-un mol în VA. Notat NA și egal cu (6,022045 ... Enciclopedia chimică

Na \u003d (6,022045 ± 0,000031) * 10 23 numărul de molecule dintr-un mol de orice substanță sau numărul de atomi dintr-un mol de substanță simplă. Una dintre constantele fundamentale, cu care puteți determina cantități precum, de exemplu, masa unui atom sau a unei molecule (vezi ... ... Enciclopedia Collier

Doctor în științe fizice și matematice Evgeny Meilikhov

Introducere (abreviată) în carte: numărul lui Meilikhov EZ Avogadro. Cum să vezi un atom. - Dolgoprudny: Editura „Intelect”, 2017.

Omul de știință italian Amedeo Avogadro, contemporan cu A. S. Pușkin, a fost primul care a înțeles că numărul de atomi (molecule) dintr-un gram-atom (mol) al unei substanțe este același pentru toate substanțele. Cunoașterea acestui număr deschide calea spre estimarea dimensiunii atomilor (moleculelor). În timpul vieții lui Avogadro, ipoteza lui nu a primit recunoașterea cuvenită.

Istoria numărului Avogadro este subiectul unei noi cărți a lui Evgeny Zalmanovich Meilikhov, profesor la Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova, cercetător șef la Centrul Național de Cercetare „Institutul Kurchatov”.

Dacă, în urma unei catastrofe mondiale, toate cunoștințele acumulate ar fi distruse și numai o singură frază ar ajunge generațiilor viitoare de ființe vii, atunci ce afirmație, compusă din cel mai mic număr de cuvinte, ar aduce cele mai multe informații? Cred că aceasta este ipoteza atomică: ... toate corpurile sunt compuse din atomi - corpuri mici care sunt în continuă mișcare.
R. Feynman. Prelegeri Feynman despre fizică

Numărul Avogadro (constanta lui Avogadro, constanta lui Avogadro) este definit ca numărul de atomi din 12 grame de izotop pur carbon-12 (12 C). De obicei se notează N A, mai rar L. Valoarea numărului Avogadro recomandată de CODATA (grup de lucru pe constante fundamentale) în 2015: N A = 6,02214082(11) 10 23 mol -1. Un mol este cantitatea dintr-o substanță care conține N A elemente structurale (adică atâtea elemente câte atomi există în 12 g 12 C), iar elementele structurale sunt de obicei atomi, molecule, ioni etc. Prin definiție, atomul unitatea de masă (a.e. .m) este egală cu 1/12 din masa unui atom de 12 C. Un mol (gram-mol) al unei substanțe are o masă (masă molară) care, atunci când este exprimată în grame, este numeric egală cu greutatea moleculară a acelei substanțe (exprimată în unități de masă atomică). De exemplu: 1 mol de sodiu are o masă de 22,9898 g și conține (aproximativ) 6,02 10 23 atomi, 1 mol de fluorură de calciu CaF 2 are o masă de (40,08 + 2 18,998) = 78,076 g și conține (aproximativ) 6. 02 10 23 molecule.

La sfârșitul anului 2011, la Conferința a XXIV-a Generală a Greutăților și Măsurilor, a fost adoptată în unanimitate o propunere de definire a cârtiței într-o versiune viitoare a Sistemului Internațional de Unități (SI) în așa fel încât să se evite legătura acesteia cu definiția. a gramului. Se presupune că în 2018 alunița va fi determinată direct de numărul Avogadro, căruia i se va atribui o valoare exactă (fără eroare) pe baza rezultatelor măsurătorilor recomandate de CODATA. Până acum, numărul Avogadro nu este acceptat prin definiție, ci o valoare măsurată.

Această constantă poartă numele celebrului chimist italian Amedeo Avogadro (1776-1856), care, deși el însuși nu cunoștea acest număr, a înțeles că este o valoare foarte mare. În zorii dezvoltării teoriei atomice, Avogadro a înaintat o ipoteză (1811), conform căreia, la aceeași temperatură și presiune, volume egale de gaze ideale conțin același număr de molecule. Această ipoteză s-a dovedit mai târziu a fi o consecință a teoriei cinetice a gazelor și este acum cunoscută sub numele de legea lui Avogadro. Poate fi formulat după cum urmează: un mol de orice gaz la aceeași temperatură și presiune ocupă același volum, în condiții normale egal cu 22,41383 litri (condițiile normale corespund presiunii P 0 \u003d 1 atm și temperaturii T 0 \u003d 273,15 K ). Această cantitate este cunoscută ca volumul molar al gazului.

Prima încercare de a găsi numărul de molecule care ocupă un anumit volum a fost făcută în 1865 de J. Loschmidt. Din calculele sale a rezultat că numărul de molecule pe unitate de volum de aer este de 1,8·10 18 cm -3, ceea ce, după cum s-a dovedit, este de aproximativ 15 ori mai mic decât valoarea corectă. Opt ani mai târziu, J. Maxwell a dat o estimare mult mai apropiată de adevăr - 1,9·10 19 cm -3. În cele din urmă, în 1908, Perrin oferă o estimare deja acceptabilă: N A = 6,8·10 23 mol -1 Numărul lui Avogadro, găsit în urma experimentelor asupra mișcării browniene.

De atunci, s-au dezvoltat un număr mare de metode independente pentru determinarea numărului Avogadro, iar măsurători mai precise au arătat că în realitate există (aproximativ) 2,69 x 10 19 molecule în 1 cm 3 de gaz ideal în condiții normale. Această mărime se numește număr Loschmidt (sau constantă). Ea corespunde numărului Avogadro N A ≈ 6,02·10 23 .

Numărul lui Avogadro este una dintre constantele fizice importante care a jucat un rol important în dezvoltarea științelor naturii. Dar este o „constantă fizică universală (fundamentală)”? Termenul în sine nu este definit și este de obicei asociat cu un tabel mai mult sau mai puțin detaliat al valorilor numerice ale constantelor fizice care ar trebui utilizate în rezolvarea problemelor. În acest sens, constantele fizice fundamentale sunt adesea considerate acele mărimi care nu sunt constante ale naturii și își datorează existența doar sistemului de unități ales (cum ar fi, de exemplu, constantele de vid magnetice și electrice) sau acordurilor internaționale condiționate (cum ar fi, pt. exemplu, unitatea de masă atomică). Constantele fundamentale includ adesea multe cantități derivate (de exemplu, constanta de gaz R, raza clasică a electronului r e \u003d e 2 /m e c 2 etc.) sau, ca și în cazul volumului molar, valoarea unui parametru fizic legat de la condiții experimentale specifice care sunt alese doar din motive de comoditate (presiune 1 atm și temperatură 273,15 K). Din acest punct de vedere, numărul Avogadro este o constantă cu adevărat fundamentală.

Această carte este dedicată istoriei și dezvoltării metodelor de determinare a acestui număr. Epopeea a durat aproximativ 200 de ani și în diferite etape a fost asociată cu o varietate de modele și teorii fizice, dintre care multe nu și-au pierdut relevanța până în prezent. Cele mai strălucite minți științifice au avut o mână de ajutor în această poveste – este suficient să-i numim pe A. Avogadro, J. Loschmidt, J. Maxwell, J. Perrin, A. Einstein, M. Smoluchovsky. Lista ar putea continua și mai departe...

Autorul trebuie să recunoască că ideea cărții nu îi aparține lui, ci lui Lev Fedorovich Soloveichik, colegul său de clasă la Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova, un om care s-a angajat în cercetare și dezvoltare aplicată, dar a rămas un romantic. fizician la suflet. Aceasta este o persoană care (una dintre puținele) continuă „chiar și în epoca noastră crudă” să lupte pentru o adevărată educație fizică „superioară” în Rusia, apreciază și, în măsura în care poate, promovează frumusețea și eleganța ideilor fizice. . Se știe că din complot, pe care A. S. Pușkin l-a prezentat lui N. V. Gogol, a apărut o comedie strălucitoare. Desigur, nu este cazul aici, dar poate că această carte va fi de folos și cuiva.

Această carte nu este o lucrare de „știință populară”, deși poate părea așa la prima vedere. Se discută despre fizica serioasă pe un fundal istoric, folosește matematică serioasă și discută modele științifice destul de complexe. De fapt, cartea constă din două părți (nu întotdeauna bine delimitate), concepute pentru diferiți cititori - unii o pot găsi interesantă din punct de vedere istoric și chimic, în timp ce alții se pot concentra pe latura fizică și matematică a problemei. Autorul a avut în vedere un cititor iscoditor - student al Facultății de Fizică sau Chimie, deloc străin de matematică și pasionat de istoria științei. Există astfel de studenți? Autorul nu știe răspunsul exact la această întrebare, dar, pe baza propriei experiențe, speră că există.

Informații despre cărțile Editurii „Intellect” - pe site-ul www.id-intellect.ru