Wat Is Het Nummer Van Avogadro?

{h1}

Het nummer van avogadro is een sleutelcomponent in de studie van de chemie. Meer informatie over de oorsprong en impact van het nummer van avogadro op WordsSideKick.com.

We geven je een hint: het is geen 867-5309. Dat is Jenny's nummer, niet die van Avogadro. Je zult deze cijfers ook niet vinden in de marker op de muur van de openbare badkamer. Je zult het echter ontdekken op de pagina's van een standaard chemieboek: het is 6.0221415 × 1023. Uitgeschreven, dat is 602.214.150.000.000.000.000.000 [bron: Fox]. Short op tijd? Noem het gewoon een mol.

Net als een dozijn is 12 dingen, een mol is gewoon het aantal dingen van Avogadro. In de chemie zijn die "dingen" atomen of moleculen. In theorie zou je een mol van honkballen of iets anders kunnen hebben, maar gezien het feit dat een mol honkballen de aarde zou bedekken tot een hoogte van enkele honderden kilometers, zou je het moeilijk hebben om goed praktisch gebruik te vinden voor een mol van alles groter dan een molecuul [bron: Hill and Kolb]. Dus als de mol alleen wordt gebruikt voor chemie, hoe zijn Amedeo Avogadro (volledige naam: Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro) en chemie elkaar kruisen?

Avogadro werd in 1776 in Italië geboren en groeide op tijdens een belangrijke periode in de ontwikkeling van de chemie. Chemici als John Dalton en Joseph Louis Gay-Lussac begonnen de basiseigenschappen van atomen en moleculen te begrijpen en ze discussieerden fel over hoe deze oneindig kleine deeltjes zich gedroegen. Gay-Lussac wet van het combineren van volumes vooral geïnteresseerd in Avogadro. De wet stelde dat wanneer twee volumes gassen met elkaar reageren om een ​​derde gas te maken, de verhouding tussen het volume van de reactanten en het volume van het product altijd wordt gemaakt van eenvoudige hele getallen. Hier is een voorbeeld: twee volumes waterstofgas combineren met één volume zuurstofgas om twee volumes waterdamp te vormen (tenminste als de temperaturen hoog genoeg zijn) met niets over, of:

2H2 + O2 -> 2H2O

Knutselen rond met de implicaties van deze wet, concludeerde Avogadro dat om dit waar te zijn, gelijke volumes van twee gassen bij dezelfde temperatuur en druk een gelijk aantal deeltjes moeten bevatten (Wet van Avogadro). En de enige manier om uit te leggen dat deze wet waar zou kunnen zijn voor elk voorbeeld, inclusief degene die we zojuist noemden, is of er een verschil was tussen atomen en moleculen en dat sommige elementen, zoals zuurstof, feitelijk als moleculen bestaan ​​(in het geval van zuurstof, O2 in plaats van eenvoudigweg O) Toegegeven, Avogadro had geen woorden als 'molecuul' om zijn theorie te beschrijven, en zijn ideeën ontmoetten onder meer weerstand van John Dalton. Het zou een andere chemicus met de naam Stanislao Cannizzaro nodig hebben om Avogadro's ideeën de aandacht te geven die ze verdienden. Tegen de tijd dat die ideeën grip kregen, was Avogadro al overleden.

Dus waar past Avogadro's nummer hierin? Omdat de wet van Avogadro zo cruciaal was voor de vooruitgang van de chemie, noemde chemicus Jean Baptiste Perrin het nummer ter ere van hem. Lees verder om te zien hoe scheikundigen het nummer van Avogadro bepaalden en waarom, zelfs vandaag, het zo'n belangrijk onderdeel van de chemie is.

Nummer van Avogadro in de praktijk

Hoe in hemelsnaam hebben chemici zich gevestigd op zo'n schijnbaar willekeurig figuur voor het nummer van Avogadro? Om te begrijpen hoe het is afgeleid, moeten we eerst het concept van de atomaire massa-eenheid (amu) aanpakken. De atomaire massa-eenheid wordt gedefinieerd als 1/12 van de massa van één koolstof-12-atoom (de meest voorkomende isotoop van koolstof). Dit is de reden waarom dat netjes is: koolstof-12 heeft zes protonen, zes elektronen en zes neutronen, en omdat elektronen heel weinig massa hebben, bevindt 1/12 van de massa van één koolstof-12-atoom zich heel dicht bij de massa van een enkel proton of een enkelvoudig neutron. De atoomgewichten van elementen (die getallen die u onder de elementen op het periodiek systeem ziet) worden ook uitgedrukt in termen van atomaire massa-eenheden. Waterstof heeft bijvoorbeeld gemiddeld een atoomgewicht van 1,00794 amu.

Helaas hebben chemici geen schaal die atomaire massa-eenheden kan meten, en ze hebben zeker niet het vermogen om een ​​enkel atoom of molecuul tegelijkertijd te meten om een ​​reactie uit te voeren. Omdat verschillende atomen verschillende hoeveelheden wegen, moesten chemici een manier vinden om de kloof te overbruggen tussen de onzichtbare wereld van atomen en moleculen en de praktische wereld van chemielaboratoria gevuld met schalen die in gram meten. Om dit te doen, creëerden ze een relatie tussen de atomaire massa-eenheid en het gram, en die relatie ziet er als volgt uit:

1 amu = 1 / 6.0221415 x 1023 gram

Deze relatie betekent dat als we het getal van Avogadro, of één mol, van koolstof-12-atomen hadden (met een atoomgewicht van 12 amu per definitie), dat monster van koolstof-12 precies 12 gram zou wegen. Chemici gebruiken deze relatie om gemakkelijk te converteren tussen de meetbare eenheid van een gram en de onzichtbare eenheid van mollen, van atomen of moleculen.

Nu we weten hoe het nummer van Avogadro van pas komt, moeten we nog een laatste vraag onderzoeken: hoe bepaalden chemici hoeveel atomen er in de eerste plaats in een mol zitten? De eerste ruwe schatting kwam met dank aan natuurkundige Robert Millikan, die de lading van een elektron heeft gemeten. De lading van een mol van elektronen, genaamd a Faraday, was al bekend tegen de tijd dat Millikan zijn ontdekking deed.

Het delen van een Faraday door de lading van een elektron geeft ons het nummer van Avogadro.In de loop van de tijd hebben wetenschappers nieuwe en nauwkeurigere manieren gevonden om het getal van Avogadro te schatten, meest recent met behulp van geavanceerde technieken zoals het gebruik van röntgenstralen om de geometrie van een silicium bol van 1 kilogram te onderzoeken en het aantal atomen dat het bevatte uit die gegevens te extrapoleren. En terwijl de kilogram de basis is voor alle eenheden van massa, willen sommige wetenschappers het nummer van Avogadro beginnen te gebruiken, zoals we nu de lengte van een meter definiëren op basis van de snelheid van het licht in plaats van andersom.

Moldag: een dag na het hart van een apotheker

Je zult waarschijnlijk niet de vrije dag krijgen of je lokale drogisterij doorspoelen met kaarten die de gelegenheid vieren, maar Mole Day wordt elk jaar gevierd door chemici over de hele wereld. Omdat het nummer van Avogadro 6.022 × 10 is23, het is alleen logisch dat de vakantie begint om 6:02 uur op 23 oktober. Openers vertellen scheikunde grappen, blaas bellen van aardgas die ze in vuur en vlam zetten, toast met drankjes gekoeld door droogijs en reciteer zelfs de molbelofte van trouw.

Met dank aan Meisa Salaita, allround scheikunde-expert en de directeur van Education & Outreach, NSF Center for Chemical Evolution, voor haar hulp bij dit artikel.


Video Supplement: The mole and Avogadro's number | Atoms, compounds, and ions | Chemistry | Khan Academy.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com