> Número de Avogadro

Descubre qué es El número de Avogadro en oraciones Estudia la relación de la cantidad de sustancia de las moléculas y el número de Avogadro, el movimiento browniano, la constante de los gases y Faraday.

El número de moléculas en un mol se llama número de Avogadro, que es 6,02 x 10 23 mol -1.

Tarea de aprendizaje

• Comprender la relación entre el número de Avogadro y los moles.

Puntos clave

• Avogadro sugirió que en el caso de presión y temperatura uniformes, volúmenes iguales de gas contienen el mismo número de moléculas.
• La constante de Avogadro es un factor importante, ya que vincula otras constantes y propiedades físicas.
• Albert Einstein creía que este número podía derivarse de las cantidades movimiento browniano. Fue medido por primera vez en 1908 por Jean Perrin.

Términos

• La constante de los gases es la constante universal (R) resultante de la ley de los gases ideales. Se extrae de la constante de Boltzmann y del número de Avogadro.
• La constante de Faraday es la cantidad de carga eléctrica por mol de electrones.
• El movimiento browniano es el desplazamiento aleatorio de elementos formados debido a impactos con moléculas individuales en un líquido.

Si te enfrentas a un cambio en la cantidad de una sustancia, entonces es más fácil usar una unidad que no sea el número de moléculas. El mol es la unidad básica del sistema internacional y transporta una sustancia que contiene tantos átomos como los almacenados en 12 g de carbono-12. Esta cantidad de sustancia se llama número de Avogadro.

Logró establecer una relación entre las masas de un mismo volumen de diferentes gases (en condiciones de la misma temperatura y presión). Esto contribuye a la relación de sus pesos moleculares

El número de Avogadro transmite el número de moléculas en un gramo de oxígeno. No olvide que esta es una indicación de la característica cuantitativa de una sustancia, y no un tamaño de medición independiente. En 1811, Avogadro supuso que el volumen de un gas puede ser proporcional al número de átomos o moléculas, y esto no se verá afectado por la naturaleza del gas (el número es universal).

Jean Perinne ganó el Premio Nobel de Física en 1926 por derivar la constante de Avogadro. Entonces el número de Avogadro es 6.02 x 10 23 mol -1.

importancia científica

La constante de Avogadro juega el papel de un enlace importante en las observaciones naturales macro y microscópicas. De alguna manera construye un puente para otras constantes y propiedades físicas. Por ejemplo, establece una relación entre la constante de los gases (R) y Boltzmann (k):

R = kN A = 8,314472 (15) J mol -1 K -1 .

Y también entre la constante de Faraday (F) y la carga elemental (e):

F = N UN e = 96485.3383 (83) C mol -1 .

Cálculo constante

La definición del número afecta al cálculo de la masa de un átomo, que se obtiene dividiendo la masa de un mol de gas por el número de Avogadro. En 1905, Albert Einstein sugirió derivarlo basándose en las magnitudes del movimiento browniano. Fue esta idea la que Jean Perrin probó en 1908.

ley de avogadro

En los albores del desarrollo de la teoría atómica (), A. Avogadro propuso una hipótesis según la cual, a la misma temperatura y presión, volúmenes iguales de gases ideales contienen el mismo numero moléculas. Más tarde se demostró que esta conjetura es una consecuencia necesaria de Teoría cinética, y ahora se conoce como la ley de Avogadro. Se puede formular de la siguiente manera: un mol de cualquier gas a la misma temperatura y presión ocupa el mismo volumen, en condiciones normales igual a 22,41383 . Esta cantidad se conoce como el volumen molar del gas.

El mismo Avogadro no hizo estimaciones del número de moléculas en un volumen dado, pero entendió que este es un valor muy grande. El primer intento de encontrar el número de moléculas que ocupan un volumen dado se hizo en el año J. Loschmidt. De los cálculos de Loschmidt se deduce que, para el aire, el número de moléculas por unidad de volumen es 1,81 · 10 18 cm −3, que es unas 15 veces menor que el valor real. Después de 8 años, Maxwell dio una estimación mucho más cercana de "alrededor de 19 millones de millones de millones" de moléculas por centímetro cúbico, o 1,9 · 10 19 cm −3 . De hecho, 1 cm³ de un gas ideal en condiciones normales contiene 2,68675·10 19 moléculas. Esta cantidad se ha llamado número de Loschmidt (o constante). Desde entonces, se han desarrollado una gran cantidad de métodos independientes para determinar el número de Avogadro. La excelente concordancia de los valores obtenidos es una prueba convincente del número real de moléculas.

Medida constante

El valor oficialmente aceptado del número de Avogadro en la actualidad se midió en 2010. Para ello se utilizaron dos esferas fabricadas en silicio-28. Las esferas se obtuvieron en el Instituto Leibniz de Cristalografía y se pulieron en el Centro Australiano de Óptica de Alta Precisión con tanta suavidad que las alturas de las protuberancias en su superficie no superaron los 98 nm. Para su producción se utilizó silicio-28 de alta pureza, aislado en el Instituto de Química de Sustancias de Alta Pureza de la Academia Rusa de Ciencias de Nizhny Novgorod a partir de tetrafluoruro de silicio altamente enriquecido en silicio-28, obtenido en la Oficina Central de Diseño de Ingeniería Mecánica. Ingeniería en San Petersburgo.

Teniendo tales objetos prácticamente ideales, es posible contar con gran precisión el número de átomos de silicio en la bola y así determinar el número de Avogadro. Según los resultados obtenidos, es igual a 6.02214084(18)×10 23 mol −1 .

Relación entre constantes

• Mediante el producto de la constante de Boltzmann, la constante universal de los gases, R=kN UNA.
• Mediante el producto de una carga eléctrica elemental y el número de Avogadro se expresa la constante de Faraday, F=es UNA.

ver también

notas

Literatura

• Número de Avogadro // Gran Enciclopedia Soviética

Fundación Wikimedia. 2010 .

Vea qué es "Número de Avogadro" en otros diccionarios:

- (Constante de Avogadro, símbolo L), una constante igual a 6.022231023, corresponde al número de átomos o moléculas contenidas en un MOL de una sustancia... Diccionario enciclopédico científico y técnico.

El número de 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. orgullo priedas(ai) Grafinis formatas atitikmenys:… … Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

El número de Avogadro- Avogadro konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. constante de Avogadro; Número de Avogadro vok. Avogadro Konstante, f; Avogadrosche Konstante, f rus. constante de Avogadro, f; Número de Avogadro, n pranc. constante d'Avogadro, f; nombre… … Fizikos terminų žodynas

Constante de Avogadro (número de Avogadro)- el número de partículas (átomos, moléculas, iones) en 1 mol de una sustancia (un mol es la cantidad de una sustancia que contiene tantas partículas como átomos hay en exactamente 12 gramos del isótopo de carbono 12), indicado por el símbolo N = 6.023 1023. Uno de ... ... Comienzos de las ciencias naturales modernas

- (número de Avogadro), el número de elementos estructurales (átomos, moléculas, iones u otros h c) en unidades. cuente va a va (en un mol). Nombrado en honor a A. Avogadro, designado NA. A. p. una de las constantes físicas fundamentales, imprescindible para determinar muchas... Enciclopedia Física

- (Número de Avogadro; denotado por NA), el número de moléculas o átomos en 1 mol de una sustancia, NA \u003d 6.022045 (31) x 1023 mol 1; nombre llamado A. Avogadro... Ciencias Naturales. diccionario enciclopédico

- (Número de Avogadro), el número de partículas (átomos, moléculas, iones) en 1 mol en VA. Denotado NA e igual a (6.022045 ... Enciclopedia química

Na \u003d (6.022045 ± 0.000031) * 10 23 el número de moléculas en un mol de cualquier sustancia o el número de átomos en un mol de una sustancia simple. Una de las constantes fundamentales, con la que puede determinar cantidades tales como, por ejemplo, la masa de un átomo o molécula (ver ... ... Enciclopedia Collier

Sabemos por un curso de química escolar que si tomamos un mol de cualquier sustancia, contendrá 6.02214084(18).10^23 átomos u otros elementos estructurales (moléculas, iones, etc.). Por comodidad, el número de Avogadro suele escribirse de esta forma: 6,02. 10^23.

Sin embargo, ¿por qué la constante de Avogadro (en ucraniano "se convirtió en Avogadro") es igual a este valor? No hay respuesta a esta pregunta en los libros de texto y los historiadores de la química ofrecen una variedad de versiones. Parece que el número de Avogadro tiene algún significado secreto. Después de todo, existen números mágicos, donde algunos incluyen el número "pi", números de fibonacci, siete (ocho en el este), 13, etc. Lucharemos contra el vacío de información. No hablaremos sobre quién es Amedeo Avogadro y por qué, además de la ley que formuló, la constante encontró, un cráter en la Luna también recibió el nombre de este científico. Ya se han escrito muchos artículos sobre esto.

Para ser preciso, no conté moléculas o átomos en ningún volumen en particular. La primera persona en tratar de averiguar cuántas moléculas de gas

contenida en un volumen dado a la misma presión y temperatura, fue Josef Loschmidt, y eso fue en 1865. Como resultado de sus experimentos, Loschmidt llegó a la conclusión de que en un centímetro cúbico de cualquier gas en condiciones normales hay 2,68675. 10^19 moléculas.

Posteriormente, se inventaron métodos independientes sobre cómo determinar el número de Avogadro, y dado que los resultados coincidieron en su mayor parte, esto habló una vez más a favor de la existencia real de moléculas. Por el momento, la cantidad de métodos ha superado los 60, pero en los últimos años, los científicos han estado tratando de mejorar aún más la precisión de la estimación para introducir una nueva definición del término "kilogramo". Hasta ahora, el kilogramo se compara con el material estándar elegido sin ninguna definición fundamental.

Sin embargo, volvamos a nuestra pregunta: ¿por qué esta constante es igual a 6.022? 10^23?

En química, en 1973, por conveniencia en los cálculos, se propuso introducir un concepto como "cantidad de sustancia". La unidad básica para medir la cantidad era el mol. De acuerdo con las recomendaciones de la IUPAC, la cantidad de cualquier sustancia es proporcional al número de sus partículas elementales. El coeficiente de proporcionalidad no depende del tipo de sustancia, y el número de Avogadro es su recíproco.

Para ilustrar, tomemos un ejemplo. Como se sabe por la definición de la unidad de masa atómica, 1 a.m.u. corresponde a una doceava parte de la masa de un átomo de carbono 12C y es 1.66053878.10^(−24) gramos. Si multiplicas 1 a.m.u. por la constante de Avogadro, obtienes 1.000 g/mol. Ahora tomemos un poco, digamos, berilio. Según la tabla, la masa de un átomo de berilio es 9,01 uma. Calculemos a qué equivale un mol de átomos de este elemento:

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

Así, resulta que numéricamente coincide con el atómico.

La constante de Avogadro se eligió especialmente para que la masa molar correspondiera a un valor atómico o adimensional, uno molecular relativo.

Doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas Evgeny Meilikhov

Introducción (abreviada) al libro: el número de Meilikhov EZ Avogadro. Cómo ver un átomo. - Dolgoprudny: Editorial "Intelecto", 2017.

El científico italiano Amedeo Avogadro, contemporáneo de A. S. Pushkin, fue el primero en comprender que el número de átomos (moléculas) en un átomo gramo (mol) de una sustancia es el mismo para todas las sustancias. El conocimiento de este número abre el camino para estimar el tamaño de los átomos (moléculas). Durante la vida de Avogadro, su hipótesis no recibió el debido reconocimiento.

La historia del número de Avogadro es el tema de un nuevo libro de Evgeny Zalmanovich Meilikhov, profesor del Instituto de Física y Tecnología de Moscú, investigador principal del Centro Nacional de Investigación "Instituto Kurchatov".

Si, como resultado de alguna catástrofe mundial, todo el conocimiento acumulado fuera destruido y solo una frase llegara a las futuras generaciones de seres vivos, entonces, ¿qué declaración, compuesta por el menor número de palabras, traería? la mayoría de la información? Creo que esta es la hipótesis atómica: ... todos los cuerpos están compuestos de átomos, pequeños cuerpos que están en constante movimiento.
R. Feynman. Conferencias de Feynman sobre física

El número de Avogadro (constante de Avogadro, constante de Avogadro) se define como el número de átomos en 12 gramos del isótopo puro carbono-12 (12 C). Por lo general, se denota como N A, con menos frecuencia L. El valor del número de Avogadro recomendado por CODATA (grupo de trabajo sobre constantes fundamentales) en 2015: N A = 6.02214082(11) 10 23 mol -1. Un mol es la cantidad de una sustancia que contiene N A elementos estructurales (es decir, tantos elementos como átomos hay en 12 g 12 C), y los elementos estructurales suelen ser átomos, moléculas, iones, etc. Por definición, el átomo unidad de masa (a.e. .m) es igual a 1/12 de la masa de un átomo de 12 C. Un mol (gramo-mol) de una sustancia tiene una masa (masa molar), que, cuando se expresa en gramos, es numéricamente igual al peso molecular de esta sustancia (expresado en unidades de masa atómica). Por ejemplo: 1 mol de sodio tiene una masa de 22.9898 g y contiene (aproximadamente) 6.02 10 23 átomos, 1 mol de fluoruro de calcio CaF 2 tiene una masa de (40.08 + 2 18.998) = 78.076 g y contiene (aproximadamente) 6 . 02 10 23 moléculas.

A finales de 2011, en la XXIV Conferencia General de Pesos y Medidas, se adoptó por unanimidad una propuesta para definir el mol en una futura versión del Sistema Internacional de Unidades (SI) de forma que se evite su vinculación con la definición del gramo. Se supone que en 2018 el mol estará determinado directamente por el número de Avogadro, al que se le asignará un valor exacto (sin error) en base a los resultados de medición recomendados por CODATA. Hasta ahora, el número de Avogadro no se acepta por definición, sino como un valor medido.

Esta constante lleva el nombre del famoso químico italiano Amedeo Avogadro (1776-1856), quien, aunque él mismo no conocía este número, entendió que era un valor muy grande. En los albores del desarrollo de la teoría atómica, Avogadro planteó una hipótesis (1811), según la cual, a la misma temperatura y presión, volúmenes iguales de gases ideales contienen el mismo número de moléculas. Más tarde se demostró que esta hipótesis era una consecuencia de la teoría cinética de los gases y ahora se conoce como la ley de Avogadro. Se puede formular de la siguiente manera: un mol de cualquier gas a la misma temperatura y presión ocupa el mismo volumen, en condiciones normales igual a 22.41383 litros (las condiciones normales corresponden a presión P 0 \u003d 1 atm y temperatura T 0 \u003d 273.15 K ). Esta cantidad se conoce como el volumen molar del gas.

El primer intento de encontrar el número de moléculas que ocupan un volumen determinado lo hizo en 1865 J. Loschmidt. De sus cálculos se deduce que el número de moléculas por unidad de volumen de aire es 1,8·10 18 cm -3, que resultó ser unas 15 veces menor que el valor correcto. Ocho años más tarde, J. Maxwell dio una estimación mucho más cercana a la verdad: 1,9·10 19 cm -3. Finalmente, en 1908, Perrin da una estimación ya aceptable: N A = 6.8·10 23 mol -1 Número de Avogadro, encontrado a partir de experimentos sobre el movimiento browniano.

Desde entonces, se han desarrollado una gran cantidad de métodos independientes para determinar el número de Avogadro, y mediciones más precisas han demostrado que en realidad hay (aproximadamente) 2,69 x 10 19 moléculas en 1 cm 3 de un gas ideal en condiciones normales. Esta cantidad se llama número de Loschmidt (o constante). Corresponde al número de Avogadro N A ≈ 6.02·10 23 .

El número de Avogadro es una de las constantes físicas importantes que jugó un papel importante en el desarrollo de las ciencias naturales. Pero, ¿es una "constante física universal (fundamental)"? El término en sí no está definido y suele estar asociado a una tabla más o menos detallada de los valores numéricos de las constantes físicas que deben utilizarse en la resolución de problemas. En este sentido, las constantes físicas fundamentales a menudo se consideran aquellas cantidades que no son constantes de la naturaleza y deben su existencia solo al sistema de unidades elegido (como, por ejemplo, las constantes de vacío magnéticas y eléctricas) o acuerdos internacionales condicionales (tales, por ejemplo, la unidad de masa atómica). Las constantes fundamentales a menudo incluyen muchas cantidades derivadas (por ejemplo, la constante de los gases R, el radio del electrón clásico r e \u003d e 2 /m e c 2, etc.) o, como en el caso del volumen molar, el valor de algún parámetro físico relacionado a condiciones experimentales específicas que se eligen solo por razones de conveniencia (presión 1 atm y temperatura 273.15 K). Desde este punto de vista, el número de Avogadro es una constante verdaderamente fundamental.

Este libro está dedicado a la historia y desarrollo de métodos para determinar este número. La epopeya duró unos 200 años y en diferentes etapas se asoció con una variedad de teorías y modelos físicos, muchos de los cuales no han perdido su relevancia hasta el día de hoy. Las mentes científicas más brillantes tuvieron algo que ver con esta historia; baste nombrar a A. Avogadro, J. Loschmidt, J. Maxwell, J. Perrin, A. Einstein, M. Smoluchovsky. La lista podría seguir y seguir...

El autor debe admitir que la idea del libro no le pertenece a él, sino a Lev Fedorovich Soloveichik, su compañero de clase en el Instituto de Física y Tecnología de Moscú, un hombre que se dedicaba a la investigación y el desarrollo aplicados, pero que seguía siendo un romántico. físico de corazón. Esta es una persona que (uno de los pocos) continúa "incluso en nuestra era cruel" luchando por una verdadera educación física "superior" en Rusia, aprecia y, en la medida de sus posibilidades, promueve la belleza y la elegancia de las ideas físicas. . Se sabe que de la trama, que A. S. Pushkin presentó a N. V. Gogol, surgió una brillante comedia. Por supuesto, este no es el caso aquí, pero quizás este libro también sea útil para alguien.

Este libro no es una obra de "divulgación científica", aunque a primera vista pueda parecerlo. Discute la física seria contra algunos antecedentes históricos, usa matemáticas serias y discute modelos científicos bastante complejos. De hecho, el libro consta de dos partes (no siempre claramente delimitadas), diseñadas para diferentes lectores: algunos pueden encontrarlo interesante desde un punto de vista histórico y químico, mientras que otros pueden centrarse en el lado físico y matemático del problema. El autor tenía en mente un lector inquisitivo, un estudiante de la Facultad de Física o Química, no ajeno a las matemáticas y apasionado por la historia de la ciencia. ¿Existen tales estudiantes? El autor no sabe la respuesta exacta a esta pregunta, pero, basado en su propia experiencia, espera que la haya.

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La ley de Avogadro en química ayuda a calcular el volumen, la masa molar, la cantidad de una sustancia gaseosa y la densidad relativa de un gas. La hipótesis fue formulada por Amedeo Avogadro en 1811 y luego fue confirmada experimentalmente.

Ley

Joseph Gay-Lussac fue el primero en estudiar las reacciones de los gases en 1808. Formuló las leyes de expansión térmica de los gases y las proporciones volumétricas, habiendo obtenido del cloruro de hidrógeno y el amoníaco (dos gases) una sustancia cristalina: NH 4 Cl (cloruro de amonio). Resultó que para crearlo, es necesario tomar los mismos volúmenes de gases. Además, si un gas estaba en exceso, entonces la parte "extra" después de la reacción permaneció sin usar.

Un poco más tarde, Avogadro formuló la conclusión de que a las mismas temperaturas y presiones, volúmenes iguales de gases contienen el mismo número de moléculas. En este caso, los gases pueden tener diferentes propiedades químicas y físicas.

Arroz. 1. Amadeo Avogadro.

De la ley de Avogadro se siguen dos consecuencias:

• primero - un mol de gas en igualdad de condiciones ocupa el mismo volumen;
• segundo - la relación de las masas de volúmenes iguales de dos gases es igual a la relación de sus masas molares y expresa la densidad relativa de un gas en términos de otro (indicado por D).

Las condiciones normales (n.s.) son presión P=101,3 kPa (1 atm) y temperatura T=273 K (0°C). En condiciones normales, el volumen molar de los gases (el volumen de una sustancia en su cantidad) es de 22,4 l/mol, es decir, 1 mol de gas (6,02 ∙ 10 23 moléculas - número constante Avogadro) ocupa un volumen de 22,4 litros. El volumen molar (V m) es un valor constante.

Arroz. 2. Condiciones normales.

resolución de problemas

El significado principal de la ley es la capacidad de realizar cálculos químicos. Con base en la primera consecuencia de la ley, puede calcular la cantidad de materia gaseosa a través del volumen utilizando la fórmula:

donde V es el volumen de gas, V m es el volumen molar, n es la cantidad de sustancia, medida en moles.

La segunda conclusión de la ley de Avogadro se refiere al cálculo de la densidad relativa de un gas (ρ). La densidad se calcula utilizando la fórmula m/V. Si consideramos 1 mol de gas, entonces la fórmula de densidad se verá así:

ρ (gas) = ​​M/V m ,

donde M es la masa de un mol, es decir masa molar.

Para calcular la densidad de un gas a partir de otro gas, es necesario conocer la densidad de los gases. La fórmula general para la densidad relativa de un gas es la siguiente:

D(y)x = ρ(x) / ρ(y),

donde ρ(x) es la densidad de un gas, ρ(y) es la densidad del segundo gas.

Si sustituimos el cálculo de la densidad en la fórmula, obtenemos:

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

El volumen molar disminuye y permanece

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

Considerar uso práctico ley en el ejemplo de dos tareas:

• ¿Cuántos litros de CO 2 se obtendrán a partir de 6 mol de MgCO 3 en la reacción de descomposición de MgCO 3 en óxido de magnesio y dióxido de carbono (n.o.)?
• ¿Cuál es la densidad relativa del CO 2 para el hidrógeno y para el aire?

Primero resolvamos el primer problema.

n(MgCO3) = 6 moles

MgCO 3 \u003d MgO + CO 2

La cantidad de carbonato de magnesio y dióxido de carbono es la misma (una molécula cada uno), por lo tanto, n (CO 2) \u003d n (MgCO 3) \u003d 6 mol. A partir de la fórmula n \u003d V / V m, puede calcular el volumen:

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

Respuesta: V (CO 2) \u003d 134,4 l

Solución del segundo problema:

• D (H2) CO 2 \u003d M (CO 2) / M (H 2) \u003d 44 g / mol / 2 g / mol \u003d 22;
• D (aire) CO 2 \u003d M (CO 2) / M (aire) \u003d 44 g / mol / 29 g / mol \u003d 1.52.

Arroz. 3. Fórmulas para la cantidad de sustancia por volumen y densidad relativa.

Las fórmulas de la ley de Avogadro solo funcionan para sustancias gaseosas. No se aplican a líquidos y sólidos.

¿Qué hemos aprendido?

Según la formulación de la ley, volúmenes iguales de gases en las mismas condiciones contienen el mismo número de moléculas. En condiciones normales (n.c.), el valor del volumen molar es constante, es decir V m para gases es siempre 22,4 l/mol. De la ley se deduce que el mismo número de moléculas de diferentes gases en condiciones normales ocupan el mismo volumen, así como la densidad relativa de un gas en otro: la relación entre la masa molar de un gas y la masa molar del segundo. gas.

Cuestionario de tema

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