Hvad Er Avogadros Nummer?

{h1}

Avogadros nummer er en nøglekomponent i kemiforskningen. Lær om oprindelsen og virkningen af ​​avogadros nummer på WordsSideKick.com.

Vi giver dig et tip: Det er ikke 867-5309. Det er Jenny's nummer, ikke Avogadros. Du vil heller ikke finde disse cifre skrabet i markør på væggen på det offentlige badeværelse. Du vil dog opdage det på siderne i en standard kemi lærebog: Det er 6.0221415 × 1023. Skrevet ud, det er 602.214.150.000.000.000.000.000 [kilde: Fox]. Kort tid? Bare kalder det en muldvarp.

Ligesom et dusin er 12 ting, a muldvarp er simpelthen Avogadros antal ting. I kemi er disse "ting" atomer eller molekyler. I teorien kunne du have en masse baseballs eller noget andet, men da en masse baseballs ville dække jorden i en højde af flere hundrede miles, ville du være hårdt presset for at finde god praktisk brug for en masse noget større end et molekyle [kilde: Hill og Kolb]. Så hvis Amleno kun anvendes til kemi, hvordan har Amedeo Avogadro (fulde navn: Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro) og kemi krydsstier?

Født i Italien i 1776 voksede Avogadro i en vigtig periode i udviklingen af ​​kemi. Kemister som John Dalton og Joseph Louis Gay-Lussac begyndte at forstå de grundlæggende egenskaber hos atomer og molekyler, og de diskuterede varmt hvordan disse uendelig små partikler opførte sig. Gay-Lussac s lov om at kombinere mængder særlig interesseret Avogadro. Loven udtalte, at når to volumener gasser reagerer med hinanden for at skabe en tredje gas, er forholdet mellem reaktantvolumenet og produktets volumen altid lavet af simple hele tal. Her er et eksempel: To volumener hydrogengas kombineres med et volumen iltgas til dannelse af to volumener vanddamp (i hvert fald når temperaturen er høj nok) med intet tilbage, eller:

2H2 + O2 -> 2H2O

Avogadro slog rundt med konsekvenserne af denne lov, at Avogadro udledte, at for at dette kunne være sandt, skal lige mængder af to gasser ved samme temperatur og tryk have et lige antal partikler (Avogadros lov). Og den eneste måde at forklare, at denne lov kunne være sandt for ethvert eksempel, herunder den, vi netop nævnte, er, om der var forskel mellem atomer og molekyler, og at nogle elementer som ilt faktisk eksisterer som molekyler (i iltens tilfælde, O2 snarere end blot O), havde Avogadro ikke ord som "molekyle" for at beskrive hans teori, og hans ideer mødte modstand fra bl.a. John Dalton. Det ville tage en anden kemiker ved navn Stanislao Cannizzaro at bringe Avogadros ideer den opmærksomhed, de fortjente. På det tidspunkt, da disse ideer fik trækkraft, var Avogadro allerede gået væk.

Så hvor passer Avogadros nummer ind i dette? Fordi Avogadros lov viste sig så afgørende for fremskridtet med kemi, navngav kemiker Jean Baptiste Perrin nummeret til hans ære. Læs videre for at se, hvordan kemikere har bestemt Avogadros nummer, og hvorfor, selv i dag er det så vigtigt for kemi.

Avogadros nummer i praksis

Hvordan på jorden satte kemikere sig på en sådan tilsyneladende vilkårlig figur for Avogadros nummer? For at forstå, hvordan det blev afledt, skal vi først tackle begrebet atommasseenhed (amu). Det atommasseenhed er defineret som 1/12 af massen af ​​et atom af carbon-12 (den mest almindelige isotop af kulstof). Her er hvorfor det er pænt: Carbon-12 har seks protoner, seks elektroner og seks neutroner, og fordi elektroner har meget lille masse, er 1/12 af massen af ​​et carbon-12-atom meget tæt på massen af ​​et enkelt proton eller en enkelt neutron. Atomerets atomvægte (de tal, du ser under elementerne på det periodiske bord) udtrykkes også i atommasse enheder. For eksempel har hydrogen i gennemsnit en atomvægt på 1,00794 amu.

Desværre har kemikere ikke en skala, der kan måle atommasseenheder, og de har bestemt ikke evnen til at måle et enkelt atom eller molekyle ad gangen for at udføre en reaktion. Da forskellige atomer vejer forskellige mængder, måtte kemikere finde en måde at broere kløften mellem den usynlige verden af ​​atomer og molekyler og den praktiske verden af ​​kemi laboratorier fyldt med skalaer, der måler i gram. For at gøre dette skabte de et forhold mellem atommasseenheden og grammet, og det forhold ser ud som dette:

1 amu = 1 / 6,0221415 x 1023 gram

Dette forhold betyder, at hvis vi havde Avogadros nummer eller en mol kulstof-12 atomer (som har en atomvægt på 12 amu pr. Definition), ville denne prøve af carbon-12 veje nøjagtigt 12 gram. Kemister bruger dette forhold til let at konvertere mellem den målbare enhed af et gram og den usynlige enhed af mol, af atomer eller molekyler.

Nu hvor vi ved, hvordan Avogadros nummer er til nytte, skal vi undersøge et sidste spørgsmål: Hvordan har kemikere bestemt, hvor mange atomer der er i en muldvarp i første omgang? Det første uslebne skøn blev givet af fysiker Robert Millikan, som målte en elektrons ladning. Afgiften af ​​en mol elektroner, kaldet a Faraday, var allerede kendt på det tidspunkt, hvor Millikan gjorde sin opdagelse.

Opdeling af en Faraday ved ladning af en elektron giver os derefter Avogadros nummer.Over tid har forskere fundet nye og mere præcise måder at estimere Avogadros nummer på, senest ved hjælp af avancerede teknikker som at bruge røntgenstråler til at undersøge geometrien af ​​et 1 kilogram siliciumsilver og ekstrapolere antallet af atomer, der indeholdt fra disse data. Og mens kilogramet er grundlaget for alle massenheder, vil nogle forskere begynde at bruge Avogadros nummer i stedet for meget, som vi nu definerer længden af ​​en meter baseret på lysets hastighed i stedet for omvendt.

Mole Day: En dag efter en apotekets hjerte

Du får sandsynligvis ikke fridagen eller finder dit lokale apotek flush med kort fejre anledningen, men Mole Day fejres hvert år af kemikere over hele verden. Da Avogadros nummer er 6,022 × 1023, er det kun fornuftigt, at ferien begynder kl. 06:02 hver 23. oktober. Revelere fortæller kemiske vittigheder, blæser naturgasbobler, de sætter sig i brand, skål med drikkevarer, der er kølet af tøris og endda reciterer troværdets troværdighed.

Særlig tak til Meisa Salaita, all-around chemistry whiz og direktøren for Education & Outreach, NSF Center for Chemical Evolution, for hendes hjælp med denne artikel.


Video Supplement: Saying.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com