นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี Amedeo Avogadro ซึ่งเป็นผู้ร่วมสมัยของ A. S. Pushkin เป็นคนแรกที่เข้าใจว่าจำนวนอะตอม (โมเลกุล) ในหนึ่งกรัมอะตอม (โมล) ของสารจะเท่ากันสำหรับสารทั้งหมด ความรู้เกี่ยวกับตัวเลขนี้เป็นช่องทางในการประมาณขนาดของอะตอม (โมเลกุล) ในช่วงชีวิตของ Avogadro สมมติฐานของเขาไม่ได้รับการยอมรับ ประวัติของหมายเลข Avogadro เป็นเรื่องของหนังสือเล่มใหม่โดย Evgeny Zalmanovich Meilikhov ศาสตราจารย์ที่สถาบันฟิสิกส์และเทคโนโลยีแห่งมอสโก หัวหน้านักวิจัยที่ศูนย์วิจัยแห่งชาติ "สถาบัน Kurchatov"

หากเกิดภัยพิบัติของโลก ความรู้ที่สะสมมาทั้งหมดจะถูกทำลาย และมีเพียงวลีเดียวที่มาถึงสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อๆ ไปในอนาคต แล้วข้อความใดที่ประกอบด้วยคำน้อยที่สุดจะนำมาซึ่ง ข้อมูลมากที่สุด? ฉันเชื่อว่านี่เป็นสมมติฐานของอะตอม:<...>วัตถุทั้งหมดประกอบด้วยอะตอม - วัตถุขนาดเล็กที่เคลื่อนที่ตลอดเวลา

R. Feynman "การบรรยายเกี่ยวกับฟิสิกส์ของ Feynman"

หมายเลข Avogadro (ค่าคงที่ของ Avogadro, ค่าคงที่ของ Avogadro) ถูกกำหนดให้เป็นจำนวนอะตอมใน 12 กรัมของไอโซโทปคาร์บอน -12 บริสุทธิ์ (12 C) มักจะแสดงเป็น นู๋ก. น้อยครั้ง หลี่. ค่าของหมายเลข Avogadro ที่แนะนำโดย CODATA (คณะทำงานเกี่ยวกับค่าคงที่พื้นฐาน) ในปี 2015: นู๋ A = 6.02214082(11) 1023 โมล −1 โมลคือปริมาณของสารที่ประกอบด้วย นู๋องค์ประกอบโครงสร้าง (กล่าวคือ องค์ประกอบมากที่สุดเท่าที่มีอะตอมใน 12 g 12 C) และองค์ประกอบโครงสร้างมักจะเป็นอะตอม โมเลกุล ไอออน ฯลฯ ตามคำนิยาม หน่วยมวลอะตอม (amu) คือ 1/12 มวลของอะตอม 12 C หนึ่งโมล (กรัม-โมล) ของสารมีมวล (มวลโมลาร์) ซึ่งเมื่อแสดงเป็นกรัมจะเท่ากับน้ำหนักโมเลกุลของสารนั้น ตัวอย่างเช่น โซเดียม 1 โมลมีมวล 22.9898 ก. และมี (โดยประมาณ) 6.02 10 23 อะตอม แคลเซียมฟลูออไรด์ 1 โมล CaF 2 มีมวล (40.08 + 2 18.998) = 78.076 ก. และมี (โดยประมาณ) 6 . 02 10 23 โมเลกุล

ณ สิ้นปี 2554 ที่การประชุมใหญ่สามัญครั้งที่ XXIV เรื่องน้ำหนักและมาตรการ ข้อเสนอได้รับการลงมติเป็นเอกฉันท์เพื่อกำหนดโมลในรุ่นอนาคตของระบบหน่วยสากล (SI) ในลักษณะที่จะหลีกเลี่ยงการเชื่อมโยงกับคำจำกัดความ ของกรัม สันนิษฐานว่าในปี 2018 ไฝจะถูกกำหนดโดยตรงโดยหมายเลข Avogadro ซึ่งจะกำหนดค่าที่แน่นอน (ไม่มีข้อผิดพลาด) ตามผลการวัดที่แนะนำโดย CODATA จนถึงตอนนี้ หมายเลข Avogadro ไม่ได้รับการยอมรับตามคำจำกัดความ แต่เป็นค่าที่วัดได้

ค่าคงที่นี้ตั้งชื่อตามนักเคมีชื่อดังชาวอิตาลี Amedeo Avogadro (1776-1856) ซึ่งแม้ว่าตัวเขาเองจะไม่ทราบตัวเลขนี้ แต่ก็เข้าใจว่ามันเป็นค่าที่สูงมาก ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาทฤษฎีปรมาณู Avogadro ได้เสนอสมมติฐาน (1811) ซึ่งที่อุณหภูมิและความดันเดียวกันจะมีปริมาตรของก๊าซในอุดมคติเท่ากัน เบอร์เดียวกันโมเลกุล ภายหลังปรากฏว่าสมมติฐานนี้เป็นผลสืบเนื่อง ทฤษฎีจลนศาสตร์ก๊าซ และปัจจุบันเรียกว่ากฎของอโวกาโดร สามารถกำหนดได้ดังนี้: ก๊าซใด ๆ หนึ่งโมลที่อุณหภูมิและความดันเท่ากันมีปริมาตรเท่ากันภายใต้สภาวะปกติเท่ากับ 22.41383 ลิตร (สภาวะปกติสอดคล้องกับความดัน พี 0 = 1 atm และอุณหภูมิ ตู่ 0 = 273.15 K) ปริมาณนี้เรียกว่าปริมาตรโมลาร์ของแก๊ส

ความพยายามครั้งแรกในการค้นหาจำนวนโมเลกุลที่ครอบครองปริมาตรที่กำหนดเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2408 โดย J. Loschmidt จากการคำนวณของเขาพบว่าจำนวนโมเลกุลต่อหน่วยปริมาตรของอากาศคือ 1.8 10 18 ซม. −3 ซึ่งปรากฏว่าน้อยกว่าค่าที่ถูกต้องประมาณ 15 เท่า แปดปีต่อมา J. Maxwell ให้ค่าประมาณใกล้เคียงกับความจริงมาก - 1.9 · 10 19 ซม. −3 . ในที่สุด ในปี 1908 Perrin ได้ให้การประเมินที่ยอมรับได้อยู่แล้ว: นู๋ A = 6.8 10 23 mol −1 จำนวนอโวกาโดร พบจากการทดลองการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน

ตั้งแต่นั้นมา มีการพัฒนาวิธีการอิสระจำนวนมากเพื่อกำหนดจำนวนอาโวกาโดร และการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นได้แสดงให้เห็นว่าในความเป็นจริง (โดยประมาณ) มี (โดยประมาณ) 2.69 x 10 19 โมเลกุลใน 1 ซม. 3 ของก๊าซในอุดมคติภายใต้สภาวะปกติ ปริมาณนี้เรียกว่าหมายเลข Loschmidt (หรือค่าคงที่) ตรงกับเลขอาโวกาโดร นู๋ก ≈ 6.02 10 23 .

ตัวเลขของ Avogadro เป็นหนึ่งในค่าคงที่ทางกายภาพที่สำคัญซึ่งมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ แต่มันเป็น "ค่าคงที่ทางกายภาพสากล (พื้นฐาน)" หรือไม่? คำว่าตัวเองไม่ได้ถูกกำหนดและมักจะเกี่ยวข้องกับตารางรายละเอียดไม่มากก็น้อยของค่าตัวเลขของค่าคงที่ทางกายภาพที่ควรใช้ในการแก้ปัญหา ในเรื่องนี้ ค่าคงที่ทางกายภาพพื้นฐานมักจะถูกพิจารณาว่าปริมาณที่ไม่ใช่ค่าคงที่ของธรรมชาติและเป็นหนี้การดำรงอยู่ของมันเฉพาะกับระบบที่เลือกของหน่วย (เช่น ค่าคงที่แม่เหล็กและสุญญากาศทางไฟฟ้า) หรือข้อตกลงระหว่างประเทศแบบมีเงื่อนไข (เช่น เช่น หน่วยมวลอะตอม) ค่าคงที่พื้นฐานมักประกอบด้วยปริมาณที่ได้รับจำนวนมาก (เช่น ค่าคงที่ของแก๊ส R, รัศมีอิเล็กตรอนคลาสสิก rอี= อี 2 / มอี ค 2 เป็นต้น) หรือในกรณีของปริมาตรโมลาร์ ค่าของพารามิเตอร์ทางกายภาพบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับเงื่อนไขการทดลองจำเพาะ ซึ่งเลือกไว้เพื่อความสะดวกเท่านั้น (ความดัน 1 atm และอุณหภูมิ 273.15 K) จากมุมมองนี้ หมายเลข Avogadro เป็นค่าคงที่พื้นฐานอย่างแท้จริง

หนังสือเล่มนี้มีเนื้อหาเกี่ยวกับประวัติและการพัฒนาวิธีการกำหนดจำนวนนี้ มหากาพย์นี้กินเวลาประมาณ 200 ปี และในแต่ละระยะมีความเกี่ยวข้องกับแบบจำลองและทฤษฎีทางกายภาพที่หลากหลาย ซึ่งหลายเรื่องไม่ได้สูญเสียความเกี่ยวข้องมาจนถึงทุกวันนี้ นักวิทยาศาสตร์ที่ฉลาดที่สุดมีส่วนร่วมในเรื่องนี้ - เพียงพอที่จะตั้งชื่อ A. Avogadro, J. Loschmidt, J. Maxwell, J. Perrin, A. Einstein, M. Smoluchovsky รายการสามารถดำเนินต่อไปได้ ...

ผู้เขียนต้องยอมรับว่าความคิดของหนังสือเล่มนี้ไม่ได้เป็นของเขา แต่สำหรับ Lev Fedorovich Soloveichik เพื่อนร่วมชั้นของเขาที่สถาบันฟิสิกส์และเทคโนโลยีมอสโกชายผู้มีส่วนร่วมในการวิจัยและพัฒนาประยุกต์ แต่ยังคงโรแมนติก นักฟิสิกส์ในหัวใจ นี่คือบุคคลที่ (หนึ่งในไม่กี่คน) ยังคง "แม้ในยุคที่โหดร้ายของเรา" เพื่อต่อสู้เพื่อการศึกษาทางกายภาพที่ "สูงกว่า" อย่างแท้จริงในรัสเซียชื่นชมและส่งเสริมความงามและความสง่างามของความคิดทางกายภาพอย่างสุดความสามารถ . เป็นที่ทราบกันดีว่าจากพล็อตเรื่องซึ่ง A. S. Pushkin นำเสนอต่อ N. V. Gogol เป็นเรื่องตลกที่ยอดเยี่ยม แน่นอนว่านี่ไม่ใช่กรณีที่นี่ แต่บางทีหนังสือเล่มนี้อาจเป็นประโยชน์กับใครบางคนด้วย

หนังสือเล่มนี้ไม่ใช่งาน "วิทยาศาสตร์ยอดนิยม" แม้ว่าในแวบแรกอาจดูเหมือนเป็นเช่นนั้น โดยจะกล่าวถึงฟิสิกส์ที่จริงจังกับภูมิหลังทางประวัติศาสตร์ ใช้คณิตศาสตร์อย่างจริงจัง และกล่าวถึงแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ที่ค่อนข้างซับซ้อน อันที่จริง หนังสือเล่มนี้ประกอบด้วยสองส่วน (ไม่ได้แบ่งเขตอย่างชัดเจนเสมอไป) ซึ่งออกแบบมาสำหรับผู้อ่านที่แตกต่างกัน บางคนอาจพบว่าน่าสนใจจากมุมมองทางประวัติศาสตร์และทางเคมี ในขณะที่ส่วนอื่นๆ อาจเน้นที่ด้านกายภาพและคณิตศาสตร์ของปัญหา ผู้เขียนนึกถึงผู้อ่านที่อยากรู้อยากเห็น - นักศึกษาคณะฟิสิกส์หรือเคมี ไม่ต่างจากคณิตศาสตร์และหลงใหลในประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์ มีนักเรียนแบบนี้ไหม? ผู้เขียนไม่ทราบคำตอบที่แน่นอนสำหรับคำถามนี้ แต่จากประสบการณ์ของเขาเอง เขาหวังว่าจะมี

บทนำ (ตัวย่อ) ของหนังสือ: หมายเลขของ Meilikhov EZ Avogadro วิธีดูอะตอม - Dolgoprudny: สำนักพิมพ์ "ปัญญา", 2017.

ปริมาณของสารν เท่ากับอัตราส่วนของจำนวนโมเลกุลในร่างกายที่กำหนดต่อจำนวนอะตอมในคาร์บอน 0.012 กิโลกรัม นั่นคือจำนวนโมเลกุลใน 1 โมลของสาร
ν = N / N A
โดยที่ N คือจำนวนโมเลกุลในร่างกายที่กำหนด N A คือจำนวนโมเลกุลใน 1 โมลของสารที่ประกอบเป็นร่างกาย N A คือค่าคงที่ของอโวกาโดร ปริมาณของสารวัดเป็นโมล ค่าคงที่อะโวกาโดรคือจำนวนโมเลกุลหรืออะตอมใน 1 โมลของสาร ค่าคงที่นี้ได้รับชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่นักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี อาเมเดโอ อโวกาโดร(พ.ศ. 2319 - พ.ศ. 2399) 1 โมลของสารใด ๆ มีจำนวนอนุภาคเท่ากัน
N A \u003d 6.02 * 10 23 mol -1 มวลกรามคือมวลของสารที่ถ่ายในจำนวนหนึ่งโมล:
μ = ม. 0 * N A
โดยที่ m 0 คือมวลของโมเลกุล มวลโมลาร์แสดงเป็นกิโลกรัมต่อโมล (kg/mol = kg*mol -1) มวลโมเลกุลสัมพันธ์กับมวลโมเลกุลสัมพัทธ์โดยความสัมพันธ์:

μ \u003d 10 -3 * M r [กก. * mol -1]
มวลของสารจำนวนเท่าใดก็ได้ m เท่ากับผลคูณของมวลของหนึ่งโมเลกุล m 0 ด้วยจำนวนโมเลกุล:
m = m 0 N = m 0 N A ν = μν
ปริมาณของสารเท่ากับอัตราส่วนของมวลของสารต่อมวลโมลาร์:

ν = ม. / μ
มวลของสารหนึ่งโมเลกุลสามารถพบได้หากทราบมวลโมลาร์และค่าคงที่อะโวกาโดร:
m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A

แก๊สในอุดมคติ- แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของก๊าซ ซึ่งสันนิษฐานว่าพลังงานศักย์ของปฏิกิริยาของโมเลกุลสามารถละเลยไปเมื่อเปรียบเทียบกับของพวกมัน พลังงานจลน์. ไม่มีแรงดึงดูดหรือแรงผลักระหว่างโมเลกุล การชนกันของอนุภาคระหว่างตัวมันเองกับผนังของหลอดเลือดนั้นยืดหยุ่นได้อย่างสมบูรณ์ และเวลาของปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลนั้นเล็กเล็กน้อยเมื่อเทียบกับเวลาเฉลี่ยระหว่างการชนกัน ในแบบจำลองขยายของก๊าซในอุดมคติ อนุภาคที่ประกอบขึ้นยังมีรูปร่างเป็นทรงกลมยืดหยุ่นหรือทรงรี ซึ่งทำให้สามารถคำนึงถึงพลังงานไม่เพียงแต่การเคลื่อนที่แบบแปลนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเคลื่อนที่แบบหมุน-แกว่ง , เช่นเดียวกับไม่เพียง แต่ส่วนกลาง แต่ยังรวมถึงการชนกันของอนุภาคที่ไม่ใช่ศูนย์กลาง ฯลฯ .)