Моль - кількість речовини, що містить стільки ж структурних елементів, скільки атомів міститься в 12 г 12 С, причому структурними елементами зазвичай є атоми, молекули, іони та ін. Маса 1 моль речовини, виражена в грамах, чисельно дорівнює його мол. масі. Так, 1 моль натрію має масу 22,9898 г і містить 6,02 10 23 атомів; 1 моль фториду кальцію CaF 2 має масу (40,08 + 2·18,998) = 78,076 г і містить 6,02·10 23 молекул, як і 1 моль тетрахлориду вуглецю CCl 4 маса якого дорівнює (12,011 + 4·35, 153,823 р тощо.
Закон Авогадро.
На зорі розвитку атомної теорії (1811) А.Авогадро висунув гіпотезу, згідно з якою при однакових температурах і тиску в рівних обсягах ідеальних газів міститься однакове число молекул. Пізніше було показано, що ця гіпотеза є необхідним наслідком кінетичної теорії, і зараз вона відома як закон Авогадро. Його можна сформулювати так: один моль будь-якого газу при однакових температурі і тиску займає один і той же об'єм, при стандартних температурі і тиску (0 ° С, 1,01Ч10 5 Па) дорівнює 22,41383 л. Ця величина відома як молярний об'єм 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 1865 р. Й.Лошмідт; було встановлено, що в 1 см 3 ідеального газу за нормальних (стандартних) умов міститься 2,68675Ч10 19 молекул. На ім'я цього вченого зазначена величина була названа числом (чи постійною) Лошмідта. З того часу було розроблено велику кількість незалежних методів визначення числа Авогадро. Чудовий збіг отриманих значень є свідченням реального існування молекул.
Метод Лошмідта
представляє лише історичний інтерес. Він заснований на припущенні, що скраплений газ складається з щільно запакованих сферичних молекул. Вимірюючи об'єм рідини, яка утворилася з даного об'єму газу, і знаючи приблизно об'єм молекул газу (цей обсяг можна було уявити виходячи з деяких властивостей газу, наприклад, в'язкості), Лошмідт отримав оцінку числа Авогадро ~10 22 .
Визначення, що ґрунтується на вимірі заряду електрона.
Одиниця кількості електрики, відома як число Фарадея F, – це заряд, який переноситься одним молем електронів, тобто. F = Ne, де е- Заряд електрона, N- Число електронів в 1 моль електронів (тобто число Авогадро). Число Фарадея можна визначити, вимірюючи кількість електрики, необхідне розчинення або осадження 1 моль срібла. Ретельні виміри, виконані Національним бюро стандартів США, дали значення F= 96490,0 Кл, а заряд електрона, виміряний різними методами (зокрема, у дослідах Р.Милликена), дорівнює 1,602Ч10 –19 Кл. Звідси можна знайти N. Цей метод визначення числа Авогадро, мабуть, є одним із найточніших.
Експерименти Перрена.
Виходячи з кінетичної теорії, було отримано вираз, що включає число Авогадро, що описує зменшення щільності газу (наприклад, повітря) з висотою стовпа цього газу. Якби вдалося підрахувати число молекул 1 см 3 газу на двох різних висотах, то, скориставшись зазначеним виразом, ми могли б знайти N. На жаль, зробити це неможливо, оскільки молекули невидимі. Однак у 1910 Ж.Перрен показав, що згадане вираз справедливе й у суспензій колоїдних частинок, які у мікроскопі. Підрахунок числа частинок, що знаходяться на різній висоті в стовпі суспензії, дав число Авогадро 6,82×10 23 . З іншої серії експериментів, в яких вимірювалося середньоквадратичне зміщення колоїдних частинок в результаті їхнього броунівського руху, Перрен отримав значення N= 6,86Ч10 23 . Надалі інші дослідники повторили деякі з експериментів Перрена і отримали значення, що добре узгоджуються з нині прийнятими. Слід зазначити, що експерименти Перрена стали поворотним моментом по відношенню до вчених до атомної теорії речовини – раніше деякі вчені розглядали її як гіпотезу. В.Оствальд, видатний хімік того часу, так висловив цю зміну у поглядах: «Відповідність броунівського руху вимогам кінетичної гіпотези... змусила навіть песимістично налаштованих учених говорити про експериментальний доказ атомної теорії».
Розрахунки з використанням числа Авогадро.
За допомогою числа Авогадро були отримані точні значення маси атомів та молекул багатьох речовин: натрію, 3,819×10 –23 г (22,9898 г/6,02×10 23), тетрахлориду вуглецю, 25,54×10 –23 г і т.д. Можна також показати, що в 1 г натрію повинно бути приблизно 3Ч10 22 атомів цього елемента.
Див. також
Закон Авогадро
На зорі розвитку атомної теорії () А. Авогадро висунув гіпотезу, згідно з якою при однакових температурах і тиску в рівних обсягах ідеальних газів міститься однакове число молекул. Пізніше було показано, що ця гіпотеза є необхідним наслідком 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 Й. Лошмідт; було встановлено, що 1 см³ ідеального газу за нормальних умов міститься 2,68675·10 19 молекул. На ім'я цього вченого зазначена величина була названа числом (або постійною) Лошмідта. З того часу було розроблено велику кількість незалежних методів визначення числа Авогадро. Чудовий збіг отриманих значень є свідченням реального існування молекул.
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
Wikimedia Foundation. 2010 .
Дивитись що таке "Постійна Авогадро" в інших словниках:
постійна Авогадро- Avogadro konstanta statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. Pride. priedas(ai) Grafinis formatas atitikmenys: англ. Avogadro constant vok. Avogadro Konstante, f; Avogadrosche Konstante, f rus. константа Авогадро … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
постійна 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
постійна Авогадро- Avogadro konstanta statusas T sritis Energetika apibrėžtis Apibrėžtį žr. Pride. MS Word formatas atitikmenys: angl. Avogadro's constant vok. Avogadro Konstante, f; Avogadrosche Konstante, f rus. константа Авогадро, f; постійна… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
- (Авогадро число) (NA), число молекул або атомів в 1 моле речовини; NA = 6,022?1023 моль 1. Названа на ім'я А. Авогадро … Сучасна енциклопедія
Авогадро постійна- (Авогадро число) (NA), число молекул або атомів в 1 моле речовини; NA = 6,022 '1023 моль 1. Названа на ім'я А. Авогадро. … Ілюстрований енциклопедичний словник
Авогадро (Avogadro) Амедео (9.8.1776, Турін, ‒ 9.7.1856, там же), італійський фізик та хімік. Здобув юридичну освіту, потім вивчав фізику та математику. Член кореспондент (1804), ординарний академік (1819), а потім директор відділення.
- (Avogadro) Амедео (9.8.1776, Турін, 9.7.1856, там же), італійський фізик та хімік. Здобув юридичну освіту, потім вивчав фізику та математику. Член кореспондент (1804), ординарний академік (1819), а потім директор відділення фізико. Велика Радянська Енциклопедія
Постійна тонкої структури, що зазвичай позначається як, є фундаментальною фізичною постійною, що характеризує силу електромагнітної взаємодії. Вона була введена в 1916 році німецьким фізиком Арнольдом Зоммерфельдом як міра ... ... Вікіпедія
- (число Авогадро), кількість 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
ПОСТОЯНА- величина, має постійне значення у сфері її использования; (1) П. Авогадро те саме, що Авогадро (див.); (2) П. Больцмана універсальна термодинамічна величина, що зв'язує енергію елементарної частки з її температурою; позначається k, … … Велика політехнічна енциклопедія
Книги
- Біографія фізичних констант. Захоплюючі розповіді про універсальні фізичні постійні. Випуск 46
- Біографія фізичних констант. Захоплюючі розповіді про універсальні фізичні постійні, О. П. Спиридонів. Ця книга присвячена розгляду універсальних фізичних постійних та їх важливої ролі у розвитку фізики. Завдання книги - у популярній формі розповісти про появу в історії фізики.
> 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 властивості.
- Альберт Ейнштейн вважав, що це число можна вивести із 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 заряду на моль електронів.
- Броунівський рух - випадкове зміщення елементів, що формуються через удари з окремими молекулами в 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 характеристику речовини, 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 відіграє 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 постійною 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.
Доктор фізико-математичних наук Євген Мейліхов
Введення (у скороченні) до книги: Мейліхов Є. З. Число Авогадро. Як побачити атом. – Довгопрудний: ВД «Інтелект», 2017.
Італійський вчений Амедео Авогадро - сучасник А. С. Пушкіна - був першим, хто зрозумів, що кількість атомів (молекул) в одному грам-атомі (молі) речовини однакова для всіх речовин. Знання цього числа відкриває шлях до оцінки розмірів атомів (молекул). За життя Авогадро його гіпотеза не набула належного визнання.
Історії числа Авогадро присвячено нову книгу Євгена Залмановича Мейліхова, професора МФТІ, головного наукового співробітника НДЦ «Курчатівський інститут».
Якби внаслідок будь-якої світової катастрофи всі накопичені знання виявилися б знищеними і до майбутніх поколінь живих істот прийшла б лише одна фраза, то яке твердження, складене з найменшої кількості слів, дало б найбільшу інформацію? Я вважаю, що це - атомна гіпотеза: …всі тіла складаються з атомів - маленьких тілець, що у безперервному русі.
Р. Фейнман. Фейнманівські лекції з фізики
Число Авогадро (константа Авогадро, постійна Авогадро) визначається як кількість атомів у 12 г чистого ізотопу вуглецю-12 (12 C). Позначається воно зазвичай як N A , рідше за L. Значення числа Авогадро, рекомендоване CODATA (робоча група з фундаментальних постійних) у 2015 році: N A = 6,02214082(11)·10 23 моль -1 . Моль - це кількість речовини, яка містить N A структурних елементів (тобто стільки ж елементів, скільки атомів міститься в 12 г 12 C), причому структурними елементами зазвичай є атоми, молекули, іони та ін. За визначенням атомна одиниці маси (а. .м.) дорівнює 1/12 маси атома 12 C. Один моль (грам-моль) речовини має масу (молярну масу), яка, будучи вираженою в грамах, чисельно дорівнює молекулярній масі цієї речовини (вираженої в атомних одиницях маси). Наприклад: 1 моль натрію має масу 22,9898 г і містить (приблизно) 6,02 · 10 23 атомів, 1 моль фториду кальцію CaF 2 має масу (40,08 + 2·18,998) = 78,076 г і містить (приблизно) 6 ,02 · 10 23 молекул.
Наприкінці 2011 року на XXIV Генеральній конференції з заходів та ваг одноголосно прийнято пропозицію визначити міль у майбутній версії Міжнародної системи одиниць (СІ) таким чином, щоб уникнути його прив'язки до визначення грама. Передбачається, що у 2018 році моль буде визначено безпосередньо числом Авогадро, якому буде приписано точне (без похибки) значення, яке базується на результатах вимірювань, рекомендованих CODATA. Поки що число Авогадро не приймається за визначенням, а вимірюваною величиною.
Ця константа названа на честь відомого італійського хіміка Амедео Авогадро (1776-1856), який хоч сам цього числа і не знав, але розумів, що це дуже велика величина. На зорі розвитку атомної теорії Авогадро висунув гіпотезу (1811 рік), згідно з якою при однакових температурах і тиску в рівних обсягах ідеальних газів міститься однакове число молекул. Пізніше було показано, що ця гіпотеза є наслідком кінетичної теорії газів, і зараз вона відома як закон Авогадро. Його можна сформулювати так: один моль будь-якого газу при однакових температурі і тиску займає той самий об'єм, за нормальних умов дорівнює 22,41383 л (нормальним умовам відповідають тиск P 0 = 1 атм і температура T 0 = 273,15 К). Ця величина відома як молярний обсяг газу.
Першу спробу знайти число молекул, що займають даний обсяг, зробив у 1865 Й. Лошмідт. З його обчислень випливало, що кількість молекул в одиниці об'єму повітря дорівнює 1,8 10 18 см -3 що, як виявилося, приблизно в 15 разів менше правильного значення. Через вісім років Дж. Максвелл навів набагато ближчу до істини оцінку - 1,9 10 19 см -3 . Нарешті 1908 року Перрен дає вже прийнятну оцінку: N A = 6,8·10 23 моль -1 числа Авогадро, знайдену з експериментів з броунівському руху.
З того часу було розроблено велику кількість незалежних методів визначення числа Авогадро, і більш точні вимірювання показали, що насправді в 1 см 3 ідеального газу за нормальних умов міститься (приблизно) 2,69 10 19 молекул. Ця величина називається числом (чи постійною) Лошмідта. Їй відповідає число Авогадро N A ≈ 6,02 10 23 .
Число Авогадро - одне з важливих фізичних постійних, які зіграли велику роль розвитку природничих наук. Але чи є вона «універсальною (фундаментальною) фізичною постійною»? Сам цей термін не визначений і зазвичай асоціюється з більш менш докладною таблицею числових значень фізичних констант, які слід використовувати при вирішенні завдань. У зв'язку з цим фундаментальними фізичними постійними найчастіше вважаються ті величини, які не є константами природи і зобов'язані своїм існуванням лише обраної системи одиниць (такі, наприклад, магнітна та електрична постійні вакууми) або умовним міжнародним угодам (така, наприклад, атомна одиниця маси) . До фундаментальних констант часто включають багато похідних величин (наприклад, газову постійну R, класичний радіус електрона r e = e 2 /m e c 2 і т. п.) або, як у випадку з молярним об'ємом, значення деякого фізичного параметра, що відноситься до специфічних експериментальних умов, які обрані лише з міркувань зручності (тиск 1 атм і температура 273,15 К). З цього погляду число Авогадро є істинно фундаментальною константою.
Історії та розвитку методів визначення цього числа та присвячена справжня книга. Епопея тривала близько 200 років і на різних етапах була пов'язана з різноманітними фізичними моделями та теоріями, багато з яких не втратили актуальності й донині. До цієї історії доклали руку найсвітліші наукові уми – досить назвати А. Авогадро, Й. Лошмідта, Дж. Максвелла, Ж. Перрена, А. Ейнштейна, М. Смолуховського. Список можна було б і продовжити...
Автор повинен зізнатися, що ідея книги належить не йому, а Леву Федоровичу Соловійчику - його однокашнику по Московському фізико-технічному інституту, людині, яка займалася прикладними дослідженнями та розробками, але в душі залишилася фізиком-романтиком. Це людина, яка (один із небагатьох) продовжує «і в наше жорстоке століття» боротися за справжню «вищу» фізичну освіту в Росії, цінує і в міру сил пропагує красу та витонченість фізичних ідей. Відомо, що з сюжету, який А. С. Пушкін подарував М. В. Гоголю, виникла геніальна комедія. Звичайно, тут не той випадок, але, можливо, і ця книга видасться комусь корисною.
Ця книга - не «науково-популярна» праця, хоч і може здатися такою з першого погляду. У ньому на деякому історичному тлі обговорюється серйозна фізика, використовується серйозна математика та обговорюються досить складні наукові моделі. Фактично книга складається з двох (не завжди різко розмежованих) частин, розрахованих на різних читачів - одним вона може здатися цікавою з історико-хімічної точки зору, інші, можливо, зосередяться на фізико-математичній стороні проблеми. Автор же мав на увазі допитливого читача – студента фізичного чи хімічного факультету, не чужого математики та захопленого історією науки. Чи є такі студенти? Точної відповіді це питання автор не знає, але, з власного досвіду, сподівається, що є.
Інформація про книги Видавничого дому «Інтелект» – на сайті www.id-intellect.ru
Кількість речовиниν дорівнює відношенню числа молекул в даному тілі до атомів в 0,012 кг вуглецю, тобто кількості молекул в 1 моле речовини.
ν = N / N A
де N – кількість молекул у цьому тілі, N A – кількість молекул у 1 молі речовини, з якої складається тіло. N A – це постійна Авогадро. Кількість речовини вимірюється у молях. Постійна Авогадро- Це кількість молекул або атомів в 1 моле речовини. Ця постійна отримала свою назву на честь італійського хіміка та фізика Амедео Авогадро(1776 – 1856). У 1 молі будь-якої речовини міститься однакова кількість частинок.
N A = 6,02 * 10 23 моль -1 Молярна маса- Це маса речовини, взятої в кількості одного моля:
μ = m 0 * N A
де m 0 - Маса молекули. Молярна маса виявляється у кілограмах на моль (кг/моль = кг*моль -1). Молярна маса пов'язана з відносною молекулярною масою співвідношенням:
μ = 10 -3 * M r [кг * моль -1]
Маса будь-якої кількості речовини m дорівнює добутку маси однієї молекули m 0 на кількість молекул:
m = m 0 N = m 0 N A ν = μν
Кількість речовини дорівнює відношенню маси речовини до його молярної маси:
ν = m/μ
Масу однієї молекули речовини можна знайти, якщо відомі молярна маса та постійна Авогадро:
m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A
Ідеальний газ- математична модель газу, в якій передбачається, що потенційної енергії взаємодії молекул можна знехтувати в порівнянні з їх кінетичною енергією. Між молекулами не діють сили тяжіння або відштовхування, зіткнення частинок між собою і зі стінками судини абсолютно пружні, а час взаємодії між молекулами дуже мало в порівнянні з середнім часом між зіткненнями. У розширеній моделі ідеального газу частинки, з якого він складається, мають також форму у вигляді пружних сфер або еліпсоїдів, що дозволяє враховувати енергію не тільки поступального, а й обертально-коливального руху, а також не тільки центральні, а й нецентральні зіткнення частинок та ін. .
