Mole - η ποσότητα μιας ουσίας που περιέχει τόσα δομικά στοιχεία όσα άτομα υπάρχουν σε 12 g 12 C και τα δομικά στοιχεία είναι συνήθως άτομα, μόρια, ιόντα κ.λπ. Η μάζα 1 mol μιας ουσίας, εκφρασμένη σε γραμμάρια, είναι αριθμητικά ίσο με το mol του. μάζα. Έτσι, 1 mole νατρίου έχει μάζα 22,9898 g και περιέχει 6,02 10 23 άτομα. 1 mol φθοριούχου ασβεστίου CaF 2 έχει μάζα (40,08 + 2 18,998) = 78,076 g και περιέχει 6,02 10 23 μόρια, όπως 1 mol τετραχλωράνθρακα CCl 4 , του οποίου η μάζα είναι (12,0151 + 53 κτλ.)
Ο νόμος του Avogadro.
Στην αυγή της ανάπτυξης της ατομικής θεωρίας (1811), ο A. Avogadro διατύπωσε μια υπόθεση σύμφωνα με την οποία, στην ίδια θερμοκρασία και πίεση, ίσοι όγκοι ιδανικών αερίων περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων. Αυτή η υπόθεση αποδείχθηκε αργότερα ότι ήταν απαραίτητη συνέπεια της κινητικής θεωρίας, και τώρα είναι γνωστή ως νόμος του Avogadro. Μπορεί να διαμορφωθεί ως εξής: ένα mole οποιουδήποτε αερίου στην ίδια θερμοκρασία και πίεση καταλαμβάνει τον ίδιο όγκο, σε τυπική θερμοκρασία και πίεση (0 ° C, 1,01×10 5 Pa) ίση με 22,41383 λίτρα. Αυτή η ποσότητα είναι γνωστή ως μοριακός όγκος του αερίου.
Ο ίδιος ο Avogadro δεν έκανε εκτιμήσεις για τον αριθμό των μορίων σε έναν δεδομένο όγκο, αλλά κατάλαβε ότι αυτή ήταν μια πολύ μεγάλη ποσότητα. Η πρώτη προσπάθεια να βρεθεί ο αριθμός των μορίων που καταλαμβάνουν έναν δεδομένο όγκο έγινε το 1865 από τον J. Loschmidt. βρέθηκε ότι 1 cm 3 ενός ιδανικού αερίου υπό κανονικές (τυπικές) συνθήκες περιέχει 2,68675×10 19 μόρια. Με το όνομα αυτού του επιστήμονα, η καθορισμένη τιμή ονομαζόταν αριθμός Loschmidt (ή σταθερά). Έκτοτε, έχει αναπτυχθεί ένας μεγάλος αριθμός ανεξάρτητων μεθόδων για τον προσδιορισμό του αριθμού Avogadro. Η εξαιρετική συμφωνία των λαμβανόμενων τιμών είναι μια πειστική απόδειξη της πραγματικής ύπαρξης των μορίων.
Μέθοδος Loschmidt
έχει μόνο ιστορικό ενδιαφέρον. Βασίζεται στην υπόθεση ότι το υγροποιημένο αέριο αποτελείται από στενά συσκευασμένα σφαιρικά μόρια. Μετρώντας τον όγκο του υγρού που σχηματίστηκε από έναν δεδομένο όγκο αερίου και γνωρίζοντας περίπου τον όγκο των μορίων αερίου (ο όγκος αυτός θα μπορούσε να αναπαρασταθεί με βάση ορισμένες ιδιότητες του αερίου, όπως το ιξώδες), ο Loschmidt έλαβε μια εκτίμηση του Avogadro αριθμός ~10 22 .
Ορισμός με βάση τη μέτρηση του φορτίου ενός ηλεκτρονίου.
Η μονάδα ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας γνωστή ως αριθμός Faraday φά, είναι το φορτίο που μεταφέρεται από ένα mole ηλεκτρονίων, δηλ. φά = Ne, Οπου μιείναι το φορτίο ενός ηλεκτρονίου, Ν- ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε 1 mol ηλεκτρονίων (δηλαδή ο αριθμός του Avogadro). Ο αριθμός Faraday μπορεί να προσδιοριστεί μετρώντας την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για τη διάλυση ή την καθίζηση 1 mol αργύρου. Προσεκτικές μετρήσεις που έγιναν από το Εθνικό Γραφείο Προτύπων των ΗΠΑ έδωσαν την αξία φά\u003d 96490,0 C και το φορτίο ηλεκτρονίων που μετρήθηκε με διάφορες μεθόδους (ιδιαίτερα, στα πειράματα του R. Milliken) είναι 1,602×10 -19 C. Από εδώ μπορείτε να βρείτε Ν. Αυτή η μέθοδος προσδιορισμού του αριθμού Avogadro φαίνεται να είναι μια από τις πιο ακριβείς.
Τα πειράματα του Perrin.
Με βάση την κινητική θεωρία, ελήφθη μια έκφραση που περιλαμβάνει τον αριθμό Avogadro που περιγράφει τη μείωση της πυκνότητας ενός αερίου (για παράδειγμα, αέρα) με το ύψος της στήλης αυτού του αερίου. Αν μπορούσαμε να υπολογίσουμε τον αριθμό των μορίων σε 1 cm 3 αερίου σε δύο διαφορετικά ύψη, τότε, χρησιμοποιώντας την υποδεικνυόμενη έκφραση, θα μπορούσαμε να βρούμε Ν. Δυστυχώς, αυτό δεν μπορεί να γίνει, αφού τα μόρια είναι αόρατα. Ωστόσο, το 1910, ο J. Perrin έδειξε ότι η παραπάνω έκφραση ισχύει και για εναιωρήματα κολλοειδών σωματιδίων, τα οποία είναι ορατά στο μικροσκόπιο. Η μέτρηση του αριθμού των σωματιδίων σε διαφορετικά ύψη στη στήλη αιωρήματος έδωσε έναν αριθμό Avogadro 6,82 x 10 23 . Από μια άλλη σειρά πειραμάτων στα οποία μετρήθηκε η μετατόπιση του μέσου τετραγώνου της ρίζας των κολλοειδών σωματιδίων ως αποτέλεσμα της κίνησής τους Brown, ο Perrin έλαβε την τιμή Ν\u003d 6,86 × 10 23. Στη συνέχεια, άλλοι ερευνητές επανέλαβαν ορισμένα από τα πειράματα του Perrin και έλαβαν τιμές που συμφωνούν καλά με αυτές που είναι επί του παρόντος αποδεκτές. Πρέπει να σημειωθεί ότι τα πειράματα του Perrin έγιναν σημείο καμπής στη στάση των επιστημόνων στην ατομική θεωρία της ύλης - νωρίτερα, ορισμένοι επιστήμονες το θεωρούσαν ως υπόθεση. Ο W. Ostwald, ένας εξαιρετικός χημικός εκείνης της εποχής, εξέφρασε αυτή την αλλαγή στις απόψεις του με τον ακόλουθο τρόπο: «Η αντιστοιχία της κίνησης Brown στις απαιτήσεις της κινητικής υπόθεσης ... ανάγκασε ακόμη και τους πιο απαισιόδοξους επιστήμονες να μιλήσουν για το πειραματικό απόδειξη της ατομικής θεωρίας».
Υπολογισμοί με χρήση του αριθμού Avogadro.
Με τη βοήθεια του αριθμού Avogadro, λήφθηκαν οι ακριβείς μάζες των ατόμων και των μορίων πολλών ουσιών: νάτριο, 3,819×10 -23 g (22,9898 g / 6,02×10 23), τετραχλωράνθρακας, 25,54×10 -23 g, κ.λπ. . Μπορεί επίσης να αποδειχθεί ότι 1 g νατρίου πρέπει να περιέχει περίπου 3×1022 άτομα αυτού του στοιχείου.
δείτε επίσης
Ο νόμος του Avogadro
Στην αυγή της ανάπτυξης της ατομικής θεωρίας (), ο A. Avogadro υπέβαλε μια υπόθεση σύμφωνα με την οποία, στην ίδια θερμοκρασία και πίεση, ίσοι όγκοι ιδανικών αερίων περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων. Αυτή η υπόθεση αποδείχθηκε αργότερα ότι ήταν απαραίτητη συνέπεια της κινητικής θεωρίας, και τώρα είναι γνωστή ως νόμος του Avogadro. Μπορεί να διαμορφωθεί ως εξής: ένα mole οποιουδήποτε αερίου στην ίδια θερμοκρασία και πίεση καταλαμβάνει τον ίδιο όγκο, υπό κανονικές συνθήκες ίσο με 22,41383 . Αυτή η ποσότητα είναι γνωστή ως μοριακός όγκος του αερίου.
Ο ίδιος ο Avogadro δεν έκανε εκτιμήσεις για τον αριθμό των μορίων σε έναν δεδομένο όγκο, αλλά κατάλαβε ότι αυτή ήταν μια πολύ μεγάλη ποσότητα. Η πρώτη προσπάθεια να βρεθεί ο αριθμός των μορίων που καταλαμβάνουν έναν δεδομένο όγκο έγινε από τον J. Loschmidt. βρέθηκε ότι 1 cm³ ιδανικού αερίου υπό κανονικές συνθήκες περιέχει 2,68675 10 19 μόρια. Με το όνομα αυτού του επιστήμονα, η υποδεικνυόμενη τιμή ονομαζόταν αριθμός Loschmidt (ή σταθερά). Έκτοτε, έχει αναπτυχθεί ένας μεγάλος αριθμός ανεξάρτητων μεθόδων για τον προσδιορισμό του αριθμού Avogadro. Η εξαιρετική συμφωνία των λαμβανόμενων τιμών είναι μια πειστική απόδειξη της πραγματικής ύπαρξης των μορίων.
Σχέση μεταξύ σταθερών
- Μέσω του γινόμενου της σταθεράς Boltzmann, της καθολικής σταθεράς αερίου, R=kNΕΝΑ.
- Μέσω του γινόμενου ενός στοιχειώδους ηλεκτρικού φορτίου και του αριθμού Avogadro, εκφράζεται η σταθερά Faraday, φά=enΕΝΑ.
δείτε επίσης
Ίδρυμα Wikimedia. 2010 .
Δείτε τι είναι η "σταθερά Avogadro" σε άλλα λεξικά:
Η σταθερά του Avogadro- Avogadro konstanta statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. υπερηφάνεια. πριέδας(αι) Γραφίνης φορμάτας ατιτικμενύς: αγγλ. Avogadro σταθερό vok. Avogadro Konstante, f; Avogadrosche Konstante, f rus. Η σταθερή του Avogadro... Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas
Η σταθερά του Avogadro- Avogadro konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys: αγγλ. Η σταθερά του Avogadro. Ο αριθμός vok του Avogadro. Avogadro Konstante, f; Avogadrosche Konstante, f rus. σταθερά του Avogadro, f; Ο αριθμός του Avogadro, n pranc. σταθερά d'Avogadro, f; nombre… … Fizikos terminų žodynas
Η σταθερά του Avogadro- Avogadro konstanta statusas T sritis Energetika apibrėžtis Apibrėžtį žr. υπερηφάνεια. priedas(ai) MS Word formatas atitikmenys: αγγλ. Το συνεχές vok του Avogadro. Avogadro Konstante, f; Avogadrosche Konstante, f rus. σταθερά του Avogadro, f; σταθερό...... Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
- (αριθμός Avogadro) (NA), ο αριθμός των μορίων ή των ατόμων σε 1 mole μιας ουσίας. NA \u003d 6.022? 1023 mol 1. Πήρε το όνομά του από τον A. Avogadro ... Σύγχρονη Εγκυκλοπαίδεια
Σταθερά Avogadro- (αριθμός Avogadro) (NA), ο αριθμός των μορίων ή των ατόμων σε 1 mole μιας ουσίας. NA=6.022´1023 mol 1. Ονομάστηκε από τον A. Avogadro. … Εικονογραφημένο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό
Avogadro Amedeo (08/09/1776, ‒ 07/09/1856, ό.π.), Ιταλός φυσικός και χημικός. Πήρε πτυχίο νομικής, στη συνέχεια σπούδασε φυσική και μαθηματικά. Αντεπιστέλλον μέλος (1804), απλός ακαδημαϊκός (1819), και στη συνέχεια διευθυντής του τμήματος ... ...
- (Avogadro) Amedeo (08/09/1776, Τορίνο, 07/09/1856, ό.π.), Ιταλός φυσικός και χημικός. Πήρε πτυχίο νομικής, στη συνέχεια σπούδασε φυσική και μαθηματικά. Αντεπιστέλλον μέλος (1804), απλός ακαδημαϊκός (1819) και στη συνέχεια διευθυντής του τμήματος φυσικής ... ... Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια
Η σταθερά λεπτής δομής, που συνήθως δηλώνεται ως, είναι μια θεμελιώδης φυσική σταθερά που χαρακτηρίζει την ισχύ της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης. Εισήχθη το 1916 από τον Γερμανό φυσικό Arnold Sommerfeld ως μέτρο ... ... Wikipedia
- (αριθμός Avogadro), ο αριθμός των δομικών στοιχείων (άτομα, μόρια, ιόντα ή άλλα h c) σε μονάδες. μετρήστε βα σε βα (σε ένα μόλο). Πήρε το όνομα του A. Avogadro, ονομαζόμενος NA. A. p. μια από τις θεμελιώδεις φυσικές σταθερές, απαραίτητη για τον προσδιορισμό πολλών ... Φυσική Εγκυκλοπαίδεια
ΣΥΝΕΧΗΣ- μια τιμή που έχει σταθερή τιμή στην περιοχή χρήσης της. (1) Το P. Avogadro είναι το ίδιο με το Avogadro (βλ.) (2) Το P. Boltzmann είναι ένα καθολικό θερμοδυναμικό μέγεθος που συνδέει την ενέργεια ενός στοιχειώδους σωματιδίου με τη θερμοκρασία του. συμβολίζεται με k,…… Μεγάλη Πολυτεχνική Εγκυκλοπαίδεια
Βιβλία
- Βιογραφίες φυσικών σταθερών. Συναρπαστικές ιστορίες για καθολικές φυσικές σταθερές. Τεύχος 46
- Βιογραφίες φυσικών σταθερών. Συναρπαστικές ιστορίες για καθολικές φυσικές σταθερές, O. P. Spiridonov. Αυτό το βιβλίο είναι αφιερωμένο στην εξέταση των καθολικών φυσικών σταθερών και στον σημαντικό ρόλο τους στην ανάπτυξη της φυσικής. Ο στόχος του βιβλίου είναι να πει σε μια δημοφιλή μορφή για την εμφάνιση στην ιστορία της φυσικής ...
> Ο αριθμός του Avogadro
Μάθετε τι είναι Ο αριθμός του Avogadroστις προσευχές. Μελετήστε την αναλογία της ποσότητας της ουσίας των μορίων και τον αριθμό Avogadro, την κίνηση Brown, τη σταθερά αερίου και τον Faraday.
Ο αριθμός των μορίων σε ένα mole ονομάζεται αριθμός Avogadro, ο οποίος είναι 6,02 x 10 23 mol -1.
Εκμάθηση εργασίας
- Κατανοήστε τη σχέση μεταξύ του αριθμού του Avogadro και των σπίλων.
Βασικά σημεία
- Ο Avogadro πρότεινε ότι στην περίπτωση ομοιόμορφης πίεσης και θερμοκρασίας, ίσοι όγκοι αερίων περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων.
- Η σταθερά Avogadro είναι ένας σημαντικός παράγοντας, καθώς συνδέει άλλες φυσικές σταθερές και ιδιότητες.
- Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν πίστευε ότι αυτός ο αριθμός μπορούσε να προέλθει από τις ποσότητες της κίνησης Brown. Μετρήθηκε για πρώτη φορά το 1908 από τον Jean Perrin.
Οροι
- Η σταθερά του αερίου είναι η καθολική σταθερά (R) που προκύπτει από τον νόμο του ιδανικού αερίου. Εξάγεται από τη σταθερά Boltzmann και τον αριθμό Avogadro.
- Η σταθερά του Faraday είναι η ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου ανά mole ηλεκτρονίων.
- Η κίνηση Brown είναι η τυχαία μετατόπιση στοιχείων που σχηματίζονται λόγω κρούσεων με μεμονωμένα μόρια σε ένα υγρό.
Εάν αντιμετωπίζετε μια αλλαγή στην ποσότητα μιας ουσίας, τότε είναι ευκολότερο να χρησιμοποιήσετε μια μονάδα διαφορετική από τον αριθμό των μορίων. Το mole είναι η βασική μονάδα στο διεθνές σύστημα και μεταφέρει μια ουσία που περιέχει τόσα άτομα όσα είναι αποθηκευμένα σε 12 g άνθρακα-12. Αυτή η ποσότητα ουσίας ονομάζεται αριθμός Avogadro.
Κατάφερε να δημιουργήσει μια σχέση μεταξύ των μαζών του ίδιου όγκου διαφορετικών αερίων (υπό συνθήκες ίδιας θερμοκρασίας και πίεσης). Αυτό συμβάλλει στη σχέση των μοριακών τους βαρών
Ο αριθμός Avogadro μεταφέρει τον αριθμό των μορίων σε ένα γραμμάριο οξυγόνου. Μην ξεχνάτε ότι πρόκειται για ένδειξη των ποσοτικών χαρακτηριστικών μιας ουσίας και όχι για ανεξάρτητο μέγεθος μέτρησης. Το 1811, ο Avogadro μάντεψε ότι ο όγκος ενός αερίου μπορεί να είναι ανάλογος με τον αριθμό των ατόμων ή των μορίων και αυτό δεν θα επηρεαστεί από τη φύση του αερίου (ο αριθμός είναι καθολικός).
Ο Jean Perinne κέρδισε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1926 για την εξαγωγή της σταθεράς του Avogadro. Άρα ο αριθμός του Avogadro είναι 6,02 x 10 23 mol -1.
επιστημονική σημασία
Η σταθερά Avogadro παίζει το ρόλο ενός σημαντικού κρίκου στις μακρο- και μικροσκοπικές φυσικές παρατηρήσεις. Χτίζει κάπως μια γέφυρα για άλλες φυσικές σταθερές και ιδιότητες. Για παράδειγμα, δημιουργεί μια σχέση μεταξύ της σταθεράς αερίου (R) και του Boltzmann (k):
R = kN A = 8,314472 (15) J mol-1 K-1.
Και επίσης μεταξύ της σταθεράς Faraday (F) και του στοιχειώδους φορτίου (e):
F = N A e = 96485,3383 (83) C mol-1.
Σταθερός υπολογισμός
Ο ορισμός του αριθμού επηρεάζει τον υπολογισμό της μάζας ενός ατόμου, η οποία προκύπτει διαιρώντας τη μάζα ενός mol αερίου με τον αριθμό του Avogadro. Το 1905, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν πρότεινε την εξαγωγή του με βάση τα μεγέθη της κίνησης Brown. Αυτή ήταν η ιδέα που δοκίμασε ο Jean Perrin το 1908.
Διδάκτωρ Φυσικομαθηματικών Επιστημών Evgeny Meilikhov
Εισαγωγή (συντομογραφία) στο βιβλίο: Meilikhov EZ Avogadro's number. Πώς να δείτε ένα άτομο. - Dolgoprudny: Εκδοτικός Οίκος "Intellect", 2017.
Ο Ιταλός επιστήμονας Amedeo Avogadro, σύγχρονος του A. S. Pushkin, ήταν ο πρώτος που κατάλαβε ότι ο αριθμός των ατόμων (μορίων) σε ένα γραμμάριο-άτομο (mole) μιας ουσίας είναι ο ίδιος για όλες τις ουσίες. Η γνώση αυτού του αριθμού ανοίγει τον δρόμο για την εκτίμηση του μεγέθους των ατόμων (μορίων). Κατά τη διάρκεια της ζωής του Avogadro, η υπόθεσή του δεν έλαβε τη δέουσα αναγνώριση.
Η ιστορία του αριθμού Avogadro είναι το θέμα ενός νέου βιβλίου του Evgeny Zalmanovich Meilikhov, καθηγητή στο Ινστιτούτο Φυσικής και Τεχνολογίας της Μόσχας, επικεφαλής ερευνητή στο Ινστιτούτο Kurchatov.
Εάν, ως αποτέλεσμα κάποιας παγκόσμιας καταστροφής, όλη η συσσωρευμένη γνώση θα καταστρεφόταν και μόνο μια φράση θα ερχόταν στις μελλοντικές γενιές των ζωντανών όντων, τότε ποια δήλωση, που θα αποτελείται από τον μικρότερο αριθμό λέξεων, θα έφερνε τις περισσότερες πληροφορίες; Πιστεύω ότι αυτή είναι η ατομική υπόθεση: ... όλα τα σώματα αποτελούνται από άτομα - μικρά σώματα που βρίσκονται σε συνεχή κίνηση.
R. Feynman. Feynman Διαλέξεις για τη Φυσική
Ο αριθμός Avogadro (σταθερά Avogadro, σταθερά Avogadro) ορίζεται ως ο αριθμός των ατόμων σε 12 γραμμάρια του καθαρού ισοτόπου άνθρακα-12 (12 C). Συνήθως συμβολίζεται ως N A, λιγότερο συχνά L. Η τιμή του αριθμού Avogadro που προτείνεται από την CODATA (ομάδα εργασίας για τις θεμελιώδεις σταθερές) το 2015: N A = 6,02214082(11) 10 23 mol -1. Ένα mole είναι η ποσότητα μιας ουσίας που περιέχει δομικά στοιχεία N A (δηλαδή τόσα στοιχεία όσα άτομα υπάρχουν σε 12 g 12 C), και τα δομικά στοιχεία είναι συνήθως άτομα, μόρια, ιόντα κ.λπ. Εξ ορισμού, το ατομικό μονάδα μάζας (a.e. .m) είναι ίση με το 1/12 της μάζας ενός ατόμου 12 C. Ένα mole (gram-mol) μιας ουσίας έχει μάζα (μοριακή μάζα), η οποία, όταν εκφράζεται σε γραμμάρια, είναι αριθμητικά ίση στο μοριακό βάρος αυτής της ουσίας (εκφρασμένο σε μονάδες ατομικής μάζας). Για παράδειγμα: 1 mol νατρίου έχει μάζα 22,9898 g και περιέχει (περίπου) 6,02 10 23 άτομα, 1 mol φθοριούχου ασβεστίου CaF 2 έχει μάζα (40,08 + 2 18,998) = 78,076 g και περιέχει περίπου (περίπου 6). 02 10 23 μόρια.
Στα τέλη του 2011, στη XXIV Γενική Διάσκεψη για τα Βάρη και τα Μέτρα, εγκρίθηκε ομόφωνα μια πρόταση για τον ορισμό του μωρού σε μια μελλοντική έκδοση του Διεθνούς Συστήματος Μονάδων (SI) με τέτοιο τρόπο ώστε να αποφευχθεί η σύνδεσή του με τον ορισμό του γραμμαρίου. Υποτίθεται ότι το 2018 το mole θα προσδιοριστεί απευθείας από τον αριθμό Avogadro, στον οποίο θα εκχωρηθεί μια ακριβής (χωρίς σφάλμα) τιμή με βάση τα αποτελέσματα μέτρησης που προτείνει η CODATA. Μέχρι στιγμής, ο αριθμός Avogadro δεν είναι αποδεκτός εξ ορισμού, αλλά μια μετρούμενη τιμή.
Αυτή η σταθερά πήρε το όνομά της από τον διάσημο Ιταλό χημικό Amedeo Avogadro (1776-1856), ο οποίος, αν και ο ίδιος δεν γνώριζε αυτόν τον αριθμό, κατάλαβε ότι ήταν πολύ μεγάλη αξία. Στην αυγή της ανάπτυξης της ατομικής θεωρίας, ο Avogadro διατύπωσε μια υπόθεση (1811), σύμφωνα με την οποία, στην ίδια θερμοκρασία και πίεση, ίσοι όγκοι ιδανικών αερίων περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων. Αυτή η υπόθεση αργότερα αποδείχθηκε ότι είναι συνέπεια της κινητικής θεωρίας των αερίων, και τώρα είναι γνωστή ως νόμος του Avogadro. Μπορεί να διαμορφωθεί ως εξής: ένα mole οποιουδήποτε αερίου στην ίδια θερμοκρασία και πίεση καταλαμβάνει τον ίδιο όγκο, υπό κανονικές συνθήκες ίσο με 22,41383 λίτρα (οι κανονικές συνθήκες αντιστοιχούν σε πίεση P 0 \u003d 1 atm και θερμοκρασία T 0 \u003d 273,15 K ). Αυτή η ποσότητα είναι γνωστή ως μοριακός όγκος του αερίου.
Η πρώτη προσπάθεια να βρεθεί ο αριθμός των μορίων που καταλαμβάνουν έναν δεδομένο όγκο έγινε το 1865 από τον J. Loschmidt. Από τους υπολογισμούς του προέκυψε ότι ο αριθμός των μορίων ανά μονάδα όγκου αέρα είναι 1,8·10 18 cm -3, που, όπως αποδείχθηκε, είναι περίπου 15 φορές μικρότερος από τη σωστή τιμή. Οκτώ χρόνια αργότερα, ο J. Maxwell έδωσε μια πολύ πιο κοντινή εκτίμηση στην αλήθεια - 1,9·10 19 cm -3. Τέλος, το 1908, ο Perrin δίνει μια ήδη αποδεκτή εκτίμηση: N A = 6,8·10 23 mol -1 αριθμός Avogadro, που βρέθηκε από πειράματα στην κίνηση Brown.
Από τότε, έχει αναπτυχθεί ένας μεγάλος αριθμός ανεξάρτητων μεθόδων για τον προσδιορισμό του αριθμού Avogadro και πιο ακριβείς μετρήσεις έχουν δείξει ότι στην πραγματικότητα υπάρχουν (περίπου) 2,69 x 10 19 μόρια σε 1 cm 3 ενός ιδανικού αερίου υπό κανονικές συνθήκες. Αυτή η ποσότητα ονομάζεται αριθμός Loschmidt (ή σταθερά). Αντιστοιχεί στον αριθμό Avogadro N A ≈ 6,02·10 23 .
Ο αριθμός του Avogadro είναι μια από τις σημαντικές φυσικές σταθερές που έπαιξαν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των φυσικών επιστημών. Είναι όμως μια «καθολική (θεμελιώδης) φυσική σταθερά»; Ο ίδιος ο όρος δεν ορίζεται και συνήθως συνδέεται με έναν περισσότερο ή λιγότερο λεπτομερή πίνακα των αριθμητικών τιμών των φυσικών σταθερών που πρέπει να χρησιμοποιούνται για την επίλυση προβλημάτων. Από αυτή την άποψη, οι θεμελιώδεις φυσικές σταθερές θεωρούνται συχνά εκείνες οι ποσότητες που δεν είναι σταθερές της φύσης και οφείλουν την ύπαρξή τους μόνο στο επιλεγμένο σύστημα μονάδων (όπως, για παράδειγμα, οι μαγνητικές και ηλεκτρικές σταθερές κενού) ή σε διεθνείς συμφωνίες υπό όρους (όπως, για παράδειγμα, η μονάδα ατομικής μάζας). Ο αριθμός των θεμελιωδών σταθερών συχνά περιλαμβάνει πολλές παραγόμενες ποσότητες (για παράδειγμα, τη σταθερά αερίου R, την κλασική ακτίνα ηλεκτρονίων r e \u003d e 2 /m e c 2, κ.λπ.) ή, όπως στην περίπτωση του μοριακού όγκου, την τιμή ορισμένων φυσικών παράμετρος που σχετίζεται με συγκεκριμένες πειραματικές συνθήκες που επιλέγονται μόνο για λόγους ευκολίας (πίεση 1 atm και θερμοκρασία 273,15 K). Από αυτή την άποψη, ο αριθμός Avogadro είναι μια πραγματικά θεμελιώδης σταθερά.
Αυτό το βιβλίο είναι αφιερωμένο στην ιστορία και την ανάπτυξη μεθόδων για τον προσδιορισμό αυτού του αριθμού. Το έπος διήρκεσε για περίπου 200 χρόνια και σε διαφορετικά στάδια συνδέθηκε με μια ποικιλία φυσικών μοντέλων και θεωριών, πολλές από τις οποίες δεν έχουν χάσει τη σημασία τους μέχρι σήμερα. Τα πιο λαμπρά επιστημονικά μυαλά είχαν ένα χέρι σε αυτή την ιστορία - αρκεί να αναφέρουμε τους A. Avogadro, J. Loschmidt, J. Maxwell, J. Perrin, A. Einstein, M. Smoluchovsky. Η λίστα μπορεί να συνεχιστεί και να συνεχιστεί...
Ο συγγραφέας πρέπει να παραδεχτεί ότι η ιδέα του βιβλίου δεν ανήκει σε αυτόν, αλλά στον Lev Fedorovich Soloveichik, συμμαθητή του στο Ινστιτούτο Φυσικής και Τεχνολογίας της Μόσχας, έναν άνθρωπο που ασχολήθηκε με εφαρμοσμένη έρευνα και ανάπτυξη, αλλά παρέμεινε ρομαντικός φυσικός στην καρδιά. Αυτό είναι ένα άτομο που (ένα από τα λίγα) συνεχίζει «ακόμα και στη σκληρή εποχή μας» να αγωνίζεται για μια πραγματική «ανώτερη» φυσική αγωγή στη Ρωσία, εκτιμά και, στο μέτρο του δυνατού, προωθεί την ομορφιά και την κομψότητα των σωματικών ιδεών . Είναι γνωστό ότι από την πλοκή, την οποία παρουσίασε ο A. S. Pushkin στον N. V. Gogol, προέκυψε μια λαμπρή κωμωδία. Φυσικά, αυτό δεν συμβαίνει εδώ, αλλά ίσως αυτό το βιβλίο θα είναι χρήσιμο και σε κάποιον.
Αυτό το βιβλίο δεν είναι ένα «δημοφιλές επιστημονικό» έργο, αν και μπορεί να φαίνεται έτσι με την πρώτη ματιά. Συζητά τη σοβαρή φυσική σε κάποιο ιστορικό υπόβαθρο, χρησιμοποιεί σοβαρά μαθηματικά και συζητά σχετικά πολύπλοκα επιστημονικά μοντέλα. Στην πραγματικότητα, το βιβλίο αποτελείται από δύο (όχι πάντα οριοθετημένα) μέρη, σχεδιασμένα για διαφορετικούς αναγνώστες - κάποιοι μπορεί να το βρουν ενδιαφέρον από ιστορική και χημική άποψη, ενώ άλλοι μπορεί να επικεντρωθούν στη φυσική και μαθηματική πλευρά του προβλήματος. Ο συγγραφέας είχε στο μυαλό του έναν περίεργο αναγνώστη - έναν φοιτητή της Σχολής Φυσικής ή Χημείας, που δεν ήταν ξένος στα μαθηματικά και παθιασμένος με την ιστορία της επιστήμης. Υπάρχουν τέτοιοι μαθητές; Ο συγγραφέας δεν γνωρίζει την ακριβή απάντηση σε αυτό το ερώτημα, αλλά, με βάση τη δική του εμπειρία, ελπίζει ότι υπάρχει.
Πληροφορίες για τα βιβλία του Εκδοτικού Οίκου "Intellect" - στον ιστότοπο www.id-intellect.ru
Ποσότητα ουσίαςν ισούται με την αναλογία του αριθμού των μορίων σε ένα δεδομένο σώμα προς τον αριθμό των ατόμων σε 0,012 kg άνθρακα, δηλαδή τον αριθμό των μορίων σε 1 mole μιας ουσίας.
ν = N / N A
όπου N είναι ο αριθμός των μορίων σε ένα δεδομένο σώμα, N A είναι ο αριθμός των μορίων σε 1 mole της ουσίας που συνθέτει το σώμα. Το N A είναι η σταθερά του Avogadro. Η ποσότητα μιας ουσίας μετριέται σε mol. Σταθερά Avogadroείναι ο αριθμός των μορίων ή των ατόμων σε 1 mole μιας ουσίας. Αυτή η σταθερά πήρε το όνομά της προς τιμήν του Ιταλού χημικού και φυσικού Amedeo Avogadro(1776 - 1856). 1 mole οποιασδήποτε ουσίας περιέχει τον ίδιο αριθμό σωματιδίων.
N A \u003d 6,02 * 10 23 mol -1 Μοριακή μάζαείναι η μάζα μιας ουσίας που λαμβάνεται σε ποσότητα ενός mol:
μ = m 0 * N A
όπου m 0 είναι η μάζα του μορίου. Η μοριακή μάζα εκφράζεται σε κιλά ανά mole (kg/mol = kg*mol -1). Η μοριακή μάζα σχετίζεται με τη σχετική μοριακή μάζα από τη σχέση:
μ \u003d 10 -3 * M r [kg * mol -1]
Η μάζα οποιασδήποτε ποσότητας ουσίας m είναι ίση με το γινόμενο της μάζας ενός μορίου m 0 με τον αριθμό των μορίων:
m = m 0 N = m 0 N A ν = μν
Η ποσότητα μιας ουσίας είναι ίση με την αναλογία της μάζας της ουσίας προς τη μοριακή της μάζα:
ν = m / μ
Η μάζα ενός μορίου μιας ουσίας μπορεί να βρεθεί εάν η μοριακή μάζα και η σταθερά του Avogadro είναι γνωστές:
m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A
Ιδανικό αέριο- ένα μαθηματικό μοντέλο ενός αερίου, στο οποίο θεωρείται ότι η δυναμική ενέργεια της αλληλεπίδρασης των μορίων μπορεί να αγνοηθεί σε σύγκριση με την κινητική τους ενέργεια. Δεν υπάρχουν δυνάμεις έλξης ή απώθησης μεταξύ των μορίων, οι συγκρούσεις των σωματιδίων μεταξύ τους και με τα τοιχώματα του αγγείου είναι απολύτως ελαστικές και ο χρόνος αλληλεπίδρασης μεταξύ των μορίων είναι αμελητέα μικρός σε σύγκριση με τον μέσο χρόνο μεταξύ των συγκρούσεων. Στο εκτεταμένο μοντέλο ενός ιδανικού αερίου, τα σωματίδια από τα οποία αποτελείται έχουν επίσης σχήμα με τη μορφή ελαστικών σφαιρών ή ελλειψοειδών, γεγονός που καθιστά δυνατό να ληφθεί υπόψη η ενέργεια όχι μόνο της μεταφορικής, αλλά και της περιστροφικής-ταλαντωτικής κίνησης , καθώς και όχι μόνο κεντρικές, αλλά και μη κεντρικές συγκρούσεις σωματιδίων κ.λπ.)
