Ang siyentipikong Italyano na si Amedeo Avogadro, isang kontemporaryo ng A. S. Pushkin, ang unang nakaunawa na ang bilang ng mga atomo (molekula) sa isang gramo-atom (mole) ng isang sangkap ay pareho para sa lahat ng mga sangkap. Ang kaalaman sa numerong ito ay nagbubukas ng daan sa pagtantya ng laki ng mga atomo (molekula). Sa panahon ng buhay ni Avogadro, ang kanyang hypothesis ay hindi nakatanggap ng nararapat na pagkilala. Ang kasaysayan ng numero ng Avogadro ay ang paksa ng isang bagong libro ni Evgeny Zalmanovich Meilikhov, propesor sa Moscow Institute of Physics and Technology, punong mananaliksik sa National Research Center "Kurchatov Institute".

Kung, bilang isang resulta ng ilang sakuna sa mundo, ang lahat ng naipon na kaalaman ay masisira at isang parirala lamang ang darating sa mga susunod na henerasyon ng mga buhay na nilalang, kung gayon anong pahayag, na binubuo ng pinakamaliit na bilang ng mga salita, ang magdadala karamihan ng impormasyon? Naniniwala ako na ito ang atomic hypothesis:<...>lahat ng katawan ay binubuo ng mga atomo - maliliit na katawan na patuloy na gumagalaw.

R. Feynman, "The Feynman Lectures on Physics"

Ang Avogadro number (Avogadro's constant, Avogadro's constant) ay tinukoy bilang ang bilang ng mga atom sa 12 gramo ng purong isotope carbon-12 (12 C). Ito ay karaniwang tinutukoy bilang N A, mas madalas L. Ang halaga ng numero ng Avogadro na inirerekomenda ng CODATA (nagtatrabahong grupo sa mga pangunahing constant) noong 2015: N A = 6.02214082(11) 1023 mol −1 . Ang nunal ay ang dami ng sangkap na naglalaman N Isang istrukturang elemento (iyon ay, kasing dami ng mga elemento na mayroong mga atomo sa 12 g 12 C), at ang mga istrukturang elemento ay karaniwang mga atomo, molekula, ion, atbp. Sa kahulugan, ang atomic mass unit (amu) ay 1/12 the mass ng 12 C atom. Ang isang mole (gram-mol) ng isang substance ay may mass (molar mass) na, kapag ipinahayag sa gramo, ay numerically ay katumbas ng molecular weight ng substance na iyon (ipinahayag sa atomic mass units). Halimbawa: 1 mol ng sodium ay may mass na 22.9898 g at naglalaman ng (humigit-kumulang) 6.02 10 23 atoms, 1 mol ng calcium fluoride CaF 2 ay may mass na (40.08 + 2 18.998) = 78.076 g at naglalaman ng (humigit-kumulang) 6 . 02 10 23 molekula.

Sa pagtatapos ng 2011, sa XXIV General Conference on Weights and Measures, ang isang panukala ay pinagtibay nang nagkakaisa upang tukuyin ang nunal sa isang hinaharap na bersyon ng International System of Units (SI) sa paraang maiwasan ang pagkakaugnay nito sa kahulugan. ng gramo. Ipinapalagay na sa 2018 ang nunal ay direktang matutukoy ng numero ng Avogadro, na magtatalaga ng eksaktong (walang error) na halaga batay sa mga resulta ng pagsukat na inirerekomenda ng CODATA. Sa ngayon, ang numero ng Avogadro ay hindi tinatanggap ayon sa kahulugan, ngunit isang sinusukat na halaga.

Ang pare-parehong ito ay pinangalanan sa sikat na Italyano na chemist na si Amedeo Avogadro (1776–1856), na, kahit na siya mismo ay hindi alam ang numerong ito, naunawaan na ito ay isang napakalaking halaga. Sa bukang-liwayway ng pagbuo ng atomic theory, si Avogadro ay naglagay ng isang hypothesis (1811), ayon sa kung saan, sa parehong temperatura at presyon, ang pantay na dami ng mga ideal na gas ay naglalaman ng ang parehong numero mga molekula. Nang maglaon ay ipinakita na ang hypothesis na ito ay isang kahihinatnan teoryang kinetiko mga gas, at kilala na ngayon bilang batas ni Avogadro. Maaari itong mabuo bilang mga sumusunod: isang nunal ng anumang gas sa parehong temperatura at presyon ay sumasakop sa parehong dami, sa ilalim ng normal na mga kondisyon na katumbas ng 22.41383 litro (normal na mga kondisyon ay tumutugma sa presyon P 0 = 1 atm at temperatura T 0 = 273.15 K). Ang dami na ito ay kilala bilang ang dami ng molar ng gas.

Ang unang pagtatangka upang mahanap ang bilang ng mga molekula na sumasakop sa isang naibigay na dami ay ginawa noong 1865 ni J. Loschmidt. Sinundan ito mula sa kanyang mga kalkulasyon na ang bilang ng mga molekula sa bawat yunit ng dami ng hangin ay 1.8 10 18 cm −3 , na, bilang ito ay naging, ay halos 15 beses na mas mababa kaysa sa tamang halaga. Pagkalipas ng walong taon, nagbigay si J. Maxwell ng pagtatantya na mas malapit sa katotohanan - 1.9 · 10 19 cm −3 . Sa wakas, noong 1908, nagbigay si Perrin ng isang katanggap-tanggap na pagtatasa: N A = 6.8 10 23 mol −1 Avogadro's number, natagpuan mula sa mga eksperimento sa Brownian motion.

Simula noon, ang isang malaking bilang ng mga independiyenteng pamamaraan ay binuo upang matukoy ang numero ng Avogadro, at ang mas tumpak na mga sukat ay nagpakita na sa katotohanan mayroong (humigit-kumulang) 2.69 x 10 19 molecule sa 1 cm 3 ng isang perpektong gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang dami na ito ay tinatawag na bilang ng Loschmidt (o pare-pareho). Ito ay tumutugma sa numero ni Avogadro N A ≈ 6.02 10 23 .

Ang numero ni Avogadro ay isa sa mga mahalagang pisikal na pare-pareho na may mahalagang papel sa pag-unlad ng mga natural na agham. Ngunit ito ba ay isang "universal (fundamental) physical constant"? Ang termino mismo ay hindi tinukoy at kadalasang nauugnay sa isang higit pa o hindi gaanong detalyadong talahanayan ng mga numerical na halaga ng mga pisikal na pare-pareho na dapat gamitin sa paglutas ng mga problema. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang mga pangunahing pisikal na pare-pareho ay madalas na isinasaalang-alang ang mga dami na hindi pare-pareho ng kalikasan at may utang lamang sa kanilang pag-iral sa napiling sistema ng mga yunit (tulad ng, halimbawa, ang magnetic at electric vacuum constants) o mga kondisyong internasyonal na kasunduan (tulad ng , Halimbawa, yunit ng atom masa). Ang pangunahing mga constant ay kadalasang kinabibilangan ng maraming mga nagmula na dami (halimbawa, ang gas constant R, ang classical electron radius r e= e 2 / m e c 2, atbp.) o, tulad ng sa kaso ng dami ng molar, ang halaga ng ilang pisikal na parameter na nauugnay sa mga partikular na pang-eksperimentong kondisyon, na pinili lamang para sa mga kadahilanan ng kaginhawahan (presyon 1 atm at temperatura 273.15 K). Mula sa puntong ito ng view, ang numero ng Avogadro ay isang tunay na pangunahing pare-pareho.

Ang aklat na ito ay nakatuon sa kasaysayan at pag-unlad ng mga pamamaraan para sa pagtukoy ng numerong ito. Ang epiko ay tumagal ng humigit-kumulang 200 taon at sa iba't ibang yugto ay nauugnay sa iba't ibang mga pisikal na modelo at teorya, na marami sa mga ito ay hindi nawala ang kanilang kaugnayan hanggang sa araw na ito. Ang pinakamaliwanag na pang-agham na kaisipan ay nagkaroon ng kamay sa kuwentong ito - sapat na upang pangalanan ang A. Avogadro, J. Loschmidt, J. Maxwell, J. Perrin, A. Einstein, M. Smoluchovsky. Maaaring magpatuloy ang listahan...

Dapat aminin ng may-akda na ang ideya ng libro ay hindi pag-aari niya, ngunit kay Lev Fedorovich Soloveichik, ang kanyang kaklase sa Moscow Institute of Physics and Technology, isang tao na nakikibahagi sa inilapat na pananaliksik at pag-unlad, ngunit nanatiling isang romantikong physicist sa puso. Ito ay isang tao na (isa sa iilan) ay nagpapatuloy "kahit sa ating malupit na edad" upang ipaglaban ang isang tunay na "mas mataas" na pisikal na edukasyon sa Russia, pinahahalagahan at, sa abot ng kanyang makakaya, itinataguyod ang kagandahan at kagandahan ng mga pisikal na ideya. . Ito ay kilala na ang isang napakatalino na komedya ay lumitaw mula sa balangkas na ipinakita ni A. S. Pushkin kay N. V. Gogol. Siyempre, hindi ito ang kaso dito, ngunit marahil ang aklat na ito ay magiging kapaki-pakinabang din sa isang tao.

Ang aklat na ito ay hindi isang "tanyag na agham" na gawain, bagaman ito ay tila sa unang tingin. Tinatalakay nito ang seryosong pisika laban sa ilang makasaysayang background, gumagamit ng seryosong matematika, at tinatalakay ang medyo kumplikadong mga modelong siyentipiko. Sa katunayan, ang aklat ay binubuo ng dalawang bahagi (hindi palaging malinaw na demarcated), na idinisenyo para sa iba't ibang mga mambabasa - maaaring makita ng ilan na kawili-wili ito mula sa makasaysayang at kemikal na pananaw, habang ang iba ay maaaring tumuon sa pisikal at matematikal na bahagi ng problema. Ang nasa isip ng may-akda ay isang matanong na mambabasa - isang mag-aaral ng Faculty of Physics o Chemistry, hindi alien sa matematika at masigasig sa kasaysayan ng agham. May mga ganyang estudyante? Hindi alam ng may-akda ang eksaktong sagot sa tanong na ito, ngunit, batay sa kanyang sariling karanasan, umaasa siyang mayroon.

Panimula (pinaikling) sa aklat: Numero ni Meilikhov EZ Avogadro. Paano makita ang isang atom. - Dolgoprudny: Publishing House "Intellect", 2017.

Dami ng substance Ang ν ay katumbas ng ratio ng bilang ng mga molekula sa isang ibinigay na katawan sa bilang ng mga atom sa 0.012 kg ng carbon, iyon ay, ang bilang ng mga molekula sa 1 mole ng isang sangkap.
ν = N / N A
kung saan ang N ay ang bilang ng mga molekula sa isang partikular na katawan, ang N A ay ang bilang ng mga molekula sa 1 mole ng sangkap na bumubuo sa katawan. Ang N A ay pare-pareho ni Avogadro. Ang dami ng isang substance ay sinusukat sa moles. Avogadro pare-pareho ay ang bilang ng mga molecule o atoms sa 1 mole ng isang substance. Ang pare-parehong ito ay nakuha ang pangalan nito bilang parangal sa Italyano na chemist at physicist Amedeo Avogadro(1776 - 1856). Ang 1 mole ng anumang substance ay naglalaman ng parehong bilang ng mga particle.
N A \u003d 6.02 * 10 23 mol -1 Molar mass ay ang masa ng isang sangkap na kinuha sa dami ng isang nunal:
μ = m 0 * N A
kung saan ang m 0 ay ang masa ng molekula. Ang molar mass ay ipinahayag sa kilo bawat mole (kg/mol = kg*mol -1). Ang molar mass ay nauugnay sa relatibong molekular na masa sa pamamagitan ng relasyon:

μ \u003d 10 -3 * M r [kg * mol -1]
Ang masa ng anumang halaga ng sangkap m ay katumbas ng produkto ng masa ng isang molekula m 0 sa pamamagitan ng bilang ng mga molekula:
m = m 0 N = m 0 N A ν = μν
Ang halaga ng isang sangkap ay katumbas ng ratio ng masa ng sangkap sa molar mass nito:

ν = m / μ
Ang masa ng isang molekula ng isang sangkap ay matatagpuan kung ang molar mass at ang Avogadro constant ay kilala:
m 0 = m / N = m / νN A = μ / N A

Tamang gas- isang modelo ng matematika ng isang gas, kung saan ipinapalagay na ang potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula ay maaaring mapabayaan kung ihahambing sa kanilang kinetic energy. Ang mga puwersa ng pagkahumaling o pagtanggi ay hindi kumikilos sa pagitan ng mga molekula, ang mga banggaan ng mga particle sa pagitan ng kanilang mga sarili at sa mga dingding ng sisidlan ay ganap na nababanat, at ang oras ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula ay napakaliit kumpara sa karaniwang oras sa pagitan ng mga banggaan. Sa pinalawig na modelo ng isang perpektong gas, ang mga particle kung saan ito ay binubuo ay mayroon ding hugis sa anyo ng mga nababanat na sphere o ellipsoids, na ginagawang posible na isaalang-alang ang enerhiya ng hindi lamang pagsasalin, kundi pati na rin ang rotational-oscillatory motion. , pati na rin hindi lamang sa gitna, kundi pati na rin sa hindi gitnang banggaan ng mga particle, atbp.)