Количество вещества. число авогадро

Закон Авогадро гласит, что в одинаковых объемах идеальных газов при одинаковом давлении и одинаковой температуре содержится равное число молекул. Другими словами, моль любого газа при одинаковых давлении и температуре занимает один и тот же объем.

Моль — количество вещества, которое содержит столько же структурных единиц, сколько содержится в 12 г изотопа углерода 12С. Структурные единицы — это любые частицы (атомы, молекулы, электроны, ионы и т.д.). Их количество в 1 моле вещества называется числом Авогадро.

Оно позволяет определить такие величины, как заряд электрона, масса атома или молекулы и др.

Следовательно, соотношение масс участвующих в реакции углерода и кислорода всегда будет составлять 12 : 32. Соотношение остается неизменным при любых единицах измерения: 12 г углерода всегда реагируют с 32 г кислорода, 12 ц углерода — с 32 ц кислорода и т.д.

В химических реакциях главное — относительное количество атомов каждого элемента, который участвует в реакции.

Число Авогадро и моль — наглядное представление

Следовательно, в 12 г углерода столько же атомов, сколько в 16 г кислорода. Именно это количество атомов химики и называют молем.

Если принять относительную атомную массу вещества за n (иными словами, его атом в n раз тяжелее атома водорода), то масса одного моля этого вещества будет равна n г. Моль — мера количества вещества, как пара, десяток или сотня.

Сапог в паре всегда два, яиц в десятке всегда десять, и в моле вещества всегда одно и то же количество атомов, ионов или молекул.

Но как ученые к этому пришли? Ведь сосчитать атомы очень сложно. Все началось с исследований итальянского химика Амедео Авогадро. Он знал, что, когда между газами протекает химическая реакция, соотношение между объемами газов равно соотношению между количествами их молекул.

Так, когда три молекулы водорода Н2 вступают в реакцию с одной молекулой азота N., то образуется две молекулы аммиака NH3, а объем участвующего в реакции водорода оказывается в три раза больше объема азота. Авогадро пришел к выводу, что количество молекул в обоих объемах находится в соотношении 3:1, т. е.

в равных объемах газа содержится равное количество атомов или молекул. Это и есть известный сегодня закон Авогадро.

Когда горит костер, можно быть уверенным, что для каждого атома углерода дров и хвороста найдутся два атома кислорода воздуха, и их массы будут относиться друг к другу как 12:32

Закон Авогадро показывает, что в одинаковых объемах разных газов содержится одинаковое количество молекул. Совпадение этих значений свидетельствует о том, что молекулы реально существуют

Чему равно число Авогадро?

Самому Авогадро не было известно, какое количество атомов или молекул содержится в одном моле вещества. Современная наука точно определила, что это число, или число Авогадро, NA = 6,02 • 1023.

Иллюстрация из учебника по химии, опубликованного в России, представляет портрет итальянского ученого-химика Амедео Авогадро (1776—1856). 2010 г.

Поделиться ссылкой

Источник: https://SiteKid.ru/himiya/chislo_avogadro.html

Что скрывает число Авогадро, и как посчитать молекулы?

Все, что нас окружает, состоит из мельчайших частиц: атомов и молекул. И не важно что это: стул, на котором мы сидим, монитор компьютера, в который мы смотрим, чай в кружке, который давно уже остыл, дожидаясь нас на кухне, все это — атомы и молекулы. Да что уж говорить, наше тело — это тоже атомы и молекулы. Но возможно ли посчитать их? Оказалось, что да.

Тут стоит сделать небольшое отступление и разобраться, в чем разница между ними. Так под атомами мы будем понимать минимальные частицы химических элементов, а под молекулами соединения двух и более атомов. Так, например, мельчайшая частица углерода — это, непосредственно, сам атом углерода С, а мельчайшая частица воды, исходя из формулы H2O, это два атома водорода и один атом кислорода.

Моль, количество вещества и число Авогадро

В далеком 1811 году итальянский ученый из Турина Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро ди Кваренья э ди (Не пугайтесь, это все один человек) высказал одну интересную гипотезу.

По его словам газы при одинаковом давлении, объеме и температуре должны содержать одинаковое количество молекул. И, хотя эта гипотеза не нашла понимания и поддержки в научных кругах того времени, спустя полвека все же была принята как следствие кинетической теории газов.

Она получила название закон Авогадро. Современная трактовка этого закона звучит следующим образом: 1 моль любого газа при одинаковых давлении и температуре займет один и тот же объем.

При нормальных условиях, когда температура равна 0оС, а давление 1 атм (105Па), газ займет так называемый молярный объем, равный 22,41383 л .

Стоп! А где же здесь говорится о количестве молекул, спросите вы? Все очень просто. Так как число молекул очень велико, и это сильно мешает практическим расчетам, была введена новая физическая величина, называемая количеством вещества (ν). Единицей измерения этой величины стал моль.

Не путать с молью, что живет в шифоньерах и питается шубами. Моль — это такое количество вещества, в котором содержится столько же атомов (или молекул), сколько атомов содержится в 12 граммах углерода. А их там аж 6.02 *1023 штук. Это число называется числом Авогадро (NА).

А значит, если мы имеем дело с газом в объеме 22,41383 литров, мы можем смело сказать, что число молекул этого газа будет равно числу Авогадро. Если условия, конечно, нормальные, то есть давление будет равно 105 Па, а температура 0 оС.

Зная количество вещества в молях и число Авогадро очень легко посчитать, сколько молекул содержится в этом веществе. Достаточно просто умножить число Авогадро на количество вещества.

N=NA*ν

И если вы пришли в поликлинику сдавать анализы, ну, скажем, кровь на сахар, зная число Авогадро, вы легко сможете посчитать количество молекул сахара в вашей крови.

Ну, к примеру, анализ показал 5 моль. Умножим этот результат на число Авогадро и получим 3 010 000 000 000 000 000 000 000 штук.

Глядя на эту цифру становится понятно, почему отказались мерить молекулы штуками, и стали мерить молями.

Молярная масса (M).

• Если же количество вещества неизвестно, то его можно найти, разделив массу вещества на его молярную массу.
• ν=m/M.
• А дальше по уже известной формуле можно найти количество молекул. N=NA*ν В общем виде можно выразить как:
• N=NA* m/M.

Единственный вопрос, который может тут возникнуть: «что же такое молярная масса?» Нет, это не масса маляра, как может показаться!!! Молярная масса — это масса одного моля вещества. Тут все просто, если в одном моле содержится NA частиц (т.е.

равное числу Авогадро), то, умножая массу одной такой частицы m0 на число Авогадро, мы получим молярную массу.

M=m0*NA.

Молярная масса — это масса одного моля вещества.

И хорошо если она известна, а если нет? Придется вычислять массу одной молекулы m0. Но и это не проблема. Необходимо знать только её химическую формулу и иметь под рукой таблицу Менделеева.

Относительная молекулярная масса (Mr).

Если количество молекул в веществе величина очень большая, то масса одной молекулы m0 напротив, величина очень маленькая. Поэтому для удобства расчетов была введена относительная молекулярная масса (Mr). Это отношение массы одной молекулы или атома вещества, к 1/12 массы атома углерода.

Но пусть это вас не пугает, для атомов её указывают в таблице Менделеева, а для молекул она рассчитывается как сумма относительных молекулярных масс всех атомов, входящих в молекулу. Относительная молекулярная масса измеряется в атомных единицах масс (а.е.м), в пересчете на килограммы 1 а.е.м.=1,67• 10-27 кг.

Зная это, мы можем легко определить массу одной молекулы, умножив относительную молекулярную массу на 1,67• 10-27.

1. m0= Mr*1,67*10-27.
2. Относительная молекулярная масса — отношение массы одной молекулы или атома вещества, к 1/12 массы атома углерода.
3. Вспомним формулу для нахождения молярной массы:
4. M=m0*NA.
5. Так как m0= Mr* 1,67• 10-27, мы можем выразить молярную массу как:
6. M=Mr*NA*1,67•10-27.
7. Теперь если умножить число Авогадро NA на 1,67• 10-27, мы получим 10-3, то есть чтобы узнать молярную массу вещества, достаточно только умножить его молекулярную массу на 10-3.
8. M=Mr*10-3

Но не спешите все это делать вычисляя количество молекул. Если нам известна масса вещества m, то разделив её на массу молекулы m0, мы получим количество молекул в этом веществе.

N=m / m0

Конечно неблагодарное это дело молекулы считать, мало того, что они маленькие, так еще и движутся постоянно. Того и гляди собьешься, и придется считать заново. Но в науке, как в армии — есть такое слово «надо», и поэтому даже атомы и молекулы были посчитаны…

Источник: https://physicsline.ru/stati/chto-skryvaet-chislo-avogadro-i-kak-poschitat-molekuly/

Авогадро и число его имени • Библиотека

Итальянский учёный Амедео Авогадро — современник А. С. Пушкина — был первым, кто понял, что количество атомов (молекул) в одном грамм-атоме (моле) вещества одинаково для всех веществ.

Знание же этого числа открывает путь к оценке размеров атомов (молекул). При жизни Авогадро его гипотеза не получила должного признания.

Истории числа Авогадро посвящена новая книга Евгения Залмановича Мейлихова, профессора МФТИ, главного научного сотрудника НИЦ «Курчатовский институт».

Р. Фейнман, «Фейнмановские лекции по физике»

Число Авогадро (константа Авогадро, постоянная Авогадро) определяется как количество атомов в 12 граммах чистого изотопа углерода-12 (12C). Обозначается оно обычно как NA, реже L. Значение числа Авогадро, рекомендованное CODATA (рабочая группа по фундаментальным постоянным) в 2015 году: NA = 6,02214082(11) · 1023 моль−1.

Моль — это количество вещества, которое содержит NA структурных элементов (то есть столько же элементов, сколько атомов содержится в 12 г 12C), причем структурными элементами обычно являются атомы, молекулы, ионы и др. По определению атомная единицы массы (а. е. м.) равна 1/12 массы атома 12C.

Один моль (грамм-моль) вещества имеет массу (молярную массу), которая, будучи выраженной в граммах, численно равна молекулярной массе этого вещества (выраженной в атомных единицах массы).

Например: 1 моль натрия имеет массу 22,9898 г и содержит (примерно) 6,02 · 1023 атомов, 1 моль фторида кальция CaF2 имеет массу (40,08 + 2 · 18,998) = 78,076 г и содержит (примерно) 6,02 · 1023 молекул.

В конце 2011 года на XXIV Генеральной конференции по мерам и весам единогласно принято предложение определить моль в будущей версии Международной системы единиц (СИ) таким образом, чтобы избежать его привязки к определению грамма.

Предполагается, что в 2018 году моль будет определён непосредственно числом Авогадро, которому будет приписано точное (без погрешности) значение, базирующееся на результатах измерений, рекомендованных CODATA.

Пока же число Авогадро является не принимаемой по определению, а измеряемой величиной.

Эта константа названа в честь известного итальянского химика Амедео Авогадро (1776–1856), который хотя сам этого числа и не знал, но понимал, что это очень большая величина.

На заре развития атомной теории Авогадро выдвинул гипотезу (1811 год), согласно которой при одинаковых температуре и давлении в равных объёмах идеальных газов содержится одинаковое число молекул.

Позже было показано, что эта гипотеза есть следствие кинетической теории газов, и сейчас она известна как закон Авогадро.

Первую попытку найти число молекул, занимающих данный объём, предпринял в 1865 году Й. Лошмидт.

Из его вычислений следовало, что количество молекул в единице объёма воздуха равно 1,8 · 1018 см−3, что, как оказалось, примерно в 15 раз меньше правильного значения. Через восемь лет Дж.

 Максвелл привёл гораздо более близкую к истине оценку — 1,9 · 1019 см−3. Наконец в 1908 году Перрен даёт уже приемлемую оценку: NA = 6,8 · 1023 моль−1 числа Авогадро, найденную из экспериментов по броуновскому движению.

С тех пор было разработано большое число независимых методов определения числа Авогадро, и более точные измерения показали, что в действительности в 1 см3 идеального газа при нормальных условиях содержится (примерно) 2,69 · 1019 молекул. Эта величина называется числом (или постоянной) Лошмидта. Ей соответствует число Авогадро NA ≈ 6,02 · 1023.

Число Авогадро — одна из важных физических постоянных, сыгравших большую роль в развитии естественных наук.

Но является ли она «универсальной (фундаментальной) физической постоянной»? Сам этот термин не определён и обычно ассоциируется с более или менее подробной таблицей числовых значений физических констант, которые следует использовать при решении задач.

В связи с этим фундаментальными физическими постоянными зачастую считаются те величины, которые не являются константами природы и обязаны своим существованием всего лишь выбранной системе единиц (таковы, например, магнитная и электрическая постоянные вакуума) или условным международным соглашениям (такова, например, атомная единица массы). В число фундаментальных констант часто включают многие производные величины (например, газовую постоянную R, классический радиус электрона re = e2 / mec2 и т. п.) или, как в случае с молярным объёмом, значение некоторого физического параметра, относящегося к специфическим экспериментальным условиям, которые выбраны лишь из соображений удобства (давление 1 атм и температура 273,15 К). С этой точки зрения число Авогадро есть истинно фундаментальная константа.

Истории и развитию методов определения этого числа и посвящена настоящая книга.

К этой истории приложили руку самые светлые научные умы — достаточно назвать А. Авогадро, Й. Лошмидта, Дж. Максвелла, Ж. Перрена, А. Эйнштейна, М. Смолуховского. Список можно было бы и продолжить…

Автор должен признаться, что идея книги принадлежит не ему, а Льву Фёдоровичу Соловейчику — его однокашнику по Московскому физико-техническому институту, человеку, который занимался прикладными исследованиями и разработками, но в душе остался физиком-романтиком.

Это человек, который (один из немногих) продолжает «и в наш жестокий век» бороться за настоящее «высшее» физическое образование в России, ценит и в меру сил пропагандирует красоту и изящество физических идей. Известно, что из сюжета, который А. С. Пушкин подарил Н. В. Гоголю, возникла гениальная комедия.

Конечно, здесь не тот случай, но, может быть, и эта книга покажется кому-то полезной.

Эта книга — не «научно-популярный» труд, хотя и может показаться таковым с первого взгляда. В ней на некотором историческом фоне обсуждается серьёзная физика, используется серьёзная математика и обсуждаются довольно сложные научные модели.

Фактически книга состоит из двух (не всегда резко разграниченных) частей, рассчитанных на разных читателей — одним она может показаться интересной с историко-химической точки зрения, а другие, возможно, сосредоточатся на физико-математической стороне проблемы.

Автор же имел в виду любознательного читателя — студента физического или химического факультета, не чуждого математики и увлечённого историей науки. Есть ли такие студенты? Точного ответа на этот вопрос автор не знает, но, исходя из собственного опыта, надеется, что есть.

Источник: https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/433550/Avogadro_i_chislo_ego_imeni

Число Авогадро

Физика > Число Авогадро

Узнайте, чему равно число Авогадро в молях. Изучите соотношение количества вещества молекул и число Авогадро, броуновское движение, постоянная газа и Фарадея.

Количество молекул в моле именуют числом Авогадро, которое составляет 6.02 х 1023 моль-1.

Задача обучения

• Разобраться в связи числа Авогадро и молях.

Основные пункты

• Авогадро выдвинул предположение, что в случае единых давления и температуры равные газовые объемы вмещают одинаковое количество молекул.
• Постоянная Авогадро выступает важным фактором, так как связывает другие физические постоянные и свойства.
• Альберт Эйнштейн считал, что это число можно вывести из величин броуновского движения. Впервые измерить его удалось в 1908 году Жану Перрину.

Термины

• Постоянная газа – универсальная постоянная (R), вытекающая из закона об идеальном газе. Ее добывают из постоянной Больцмана и числа Авогадро.
• Постоянная Фарадея – величина электрического заряда на моль электронов.
• Броуновское движение – случайное смещение элементов, формирующихся из-за ударов с отдельными молекулами в жидкости.

Если столкнулись с изменением количества вещества, то проще использовать единицу, отличную от количества молекул.

Моль выступает базовой единицей в международной системе и передает вещество, вмещающее столько же атомов, сколько хранится в 12 г углерода-12. Это количество вещества именуют числом Авогадро.

Ему удалось установить связь между массами одного объема разных газов (в условиях одинаковой температуры и давления). Это способствует взаимосвязи их молекулярных масс

Число Авогадро передает количество молекул в одном грамме кислорода. Не забывайте, что это указание на количественную характеристику вещества, а не на независимый размер измерения. В 1811 году Авогадро догадался, что объем газа может выступать пропорциональным количеству атомов или молекул и на это не будет влиять природа газа (число – универсальное).

Нобелевскую премию по физике в 1926 году получил Жан Перинн, который смог вывести постоянную Авогадро. Так что число Авогадро равно 6.02 х 1023 моль-1.

Научное значение

Постоянная Авогадро играет роль важного связующего звена в макро- и микроскопических природных наблюдениях. Она как бы прокладывает мост для других физических постоянных и свойств. Например, налаживает связь между газовой постоянной (R) и Больцмана (k):

R = kNA = 8.314472 (15) Дж моль-1 K-1.

А также между постоянной Фарадея (F) и элементарным зарядом (e):

F = NAe = 96485.3383 (83) C моль-1.

Вычисление постоянной

Определение числа влияет на вычисление массы атома, которую добывают через деление массы моля газа на число Авогадро. В 1905 году Альберт Эйнштейн предлагал вывести ее, основываясь на величинах броуновского движения. Именно эту идею и протестировал в 1908 году Жан Перрин.

Читайте нас на Яндекс.Дзен

Источник: https://v-kosmose.com/fizika/chislo-avogadro/

Молярная масса. Молярный объём. Решение задач. Видеоурок. Химия 8 Класс

Данный урок посвящен решению расчетных задач с использованием формул для вычисления количества вещества. В ходе урока учитель объяснит, что такое молярная масса и молярный объем вещества и как использовать эти понятия при решении расчетных задач.

В процессе химических реакций атомы (или молекулы) вещества друг с другом взаимодействуют, образуя новые молекулы.

Но определить количество атомов, молекул и других частиц на практике невозможно – они слишком малы и не видны невооруженным глазом.

Для определения числа структурных частиц вещества в химии применяют особую величину – количество вещества (n – «эн»).

Единицей количества вещества является моль (от слова «молекула»).

1 моль любого вещества содержит 6,02·1023 частиц (например, молекул). Это число называют числом Авогадро.

Постоянная Авогадро: Nа = 6,02·1023 1/моль.

Используя постоянную Авогадро, можно находить количество вещества, если известно число молекул в нем, и наоборот. Количество вещества равно отношению общего числа его молекул к постоянной Авогадро.

В равных количествах веществ содержится равное число их структурных частиц (например, молекул).

Количество вещества можно вычислить, разделив массу порции вещества на молярную массу этого вещества: n=m/М.

Условие. Какое количество оксида кальция содержится в 112 г этого вещества?

• Дано:
• m (СаО )=112г
• Найти:
• n (СаО) – ?
• Решение.
• Химическая формула оксида кальция – СаО.
• n(CaO) = m(CaO)/М(СаО)
• Mr(CaO) = 40 + 16 = 56
• n(CaO) = 112 г/ (56г/моль) = 2 моль
• Ответ: 2 моль СаО.

Условие. Вычислите массу порции воды, в которой содержится столько же молекул, сколько их в 22 г углекислого газа.

1. Дано:
2. m(CO2) = 22 г
3. n(CO2) = n(H2O)
4. Найти:
5. m(H2O) – ?
6. Алгоритм решения

Зная массу углекислого газа, рассчитывают его количество. Затем находят количество воды (оно будет равно количеству углекислого газа). А потом, зная количество воды, вычисляют ее массу:

• m(CO2) → n(CO2) → n(H2O) → m(H2O)
• Решение
• 1. n(CO2) = m(CO2)/М(СО2)
• Mr(CO2) = 12 + 16·2 = 44
• n(CO2) = 22 г/ 44 г/моль = 0,5 моль
• 2. n(H2O) = n(CO2) = 0,5 моль
• 3. m(H2O) = n(H2O)·M(H2O)
• Mr(H2O) = 1·2+16 = 18
• m(H2O) = 0,5 моль·18 г/моль = 9 г
• Ответ: 9 г Н2О.

В 1811 году итальянский ученый Амедео Авогадро (рис. 1) сформулировал основной газовый закон, который назвали его именем. Закон Авогадро звучит так:

В равных объемах газов при одинаковых условиях содержится равное число молекул.

Следовательно, при одинаковых условиях равные количества различных газов занимают равные объемы.

При нормальных условиях (при температуре 0 °С и давлении 1 атм.) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л. Эта физическая постоянная – молярный объем газа при н. у.:

Vm = 22,4 л/моль при нормальных условиях.

Количество газообразного вещества равно отношению объема порции газа к молярному объему газа при данных условиях.

Рис. 1. Амедео Авогадро (1776–1856)

Условие. Вычислите массу метана СН4, объем которого при н. у. составляет 67,2 л.

1. Дано:
2. V(CН4) = 67,2 л
3. Найти:
4. m(CН4) – ?
5. Решение.
6. Алгоритм решения
7. V(CН4) → n(CН4) → m(CН4)
8. 1) n(CН4) = V(CН4)/Vn = 67,2 л/ 22,4 (л/моль) = 3 моль
9. 2) m(CН4) = n(CН4)·M(CН4)
10. Mr(CН4) = 12 + 1·4 =16
11. m(CН4) = 3 моль·16 г/моль = 48 г
12. Ответ: 48 г CН4.
13. Подведение итогов урока.
14. В ходе урока вы узнали, что такое молярная масса и молярный объем вещества и как использовать эти понятия при решении расчетных задач.
15. Список литературы

1. Оржековский П.А. Химия: 8 класс: учеб для общеобр. учрежд. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – М.: Астрель, 2013. (§15)

2. Рудзитис Г.Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учеб. для 9 кл. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009. (§17)

3. Хомченко И.Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008. (с.10)

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-сайт hemi.nsu.ru (Источник)

2. Интернет-сайт hemi.nsu.ru (Источник)

3. Интернет-сайт alhimikov.net (Источник)

4. Интернет-сайт cde.osu.ru (Источник)

Домашнее задание

1. с. 86 №№ 3–5 из учебника П.А. Оржековского «Химия: 8 класс» / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – М.: Астрель, 2013.

2. Какой объем при н. у. займут 5 моль кислорода О2?

3. Какая масса соответствует 3,36 л (н. у.) хлора Cl2?

Источник: https://interneturok.ru/lesson/chemistry/8-klass/bpervonachalnye-himicheskie-predstavleniyab/molyarnaya-massa-molyarnyy-ob-yom-reshenie-zadach

Важнейшее положение в химии

Амедео Авогадро был одним из итальянских физиков и химиков в девятнадцатом веке. Надо сказать, что образование он получал юридическое, но тяга к математике и физике подтолкнула его самостоятельно заняться изучением этих наук. И в этом деле он преуспел.

В тридцать лет Авогадро становится преподавателем физики в одном из университетских лицеев того времени. Позже он станет профессором математике в университете.

Однако, Авогадро известен вовсе не своей успешной карьерой преподавателя точных наук, коих он освоил самостоятельно, он известен, прежде всего, как учёный, и как человек, высказавший одну из основополагающих гипотез физической химии.

Он предположил, что если взять равные объёмы двух разных идеальных газов при одном и том же давлении и температуре, то в этих объёмах будет содержаться одинаковое число молекул. Впоследствии гипотеза подтвердилась, и сегодня может быть доказана при помощи теоретических выкладок.

Сегодня это правило носит название закона Авогадро. Кроме того, в честь него было названо некое постоянное число, так называемое число Авогадро, о чём пойдёт речь ниже.

Число Авогадро

Все вещества состоят из каких-то структурных элементов, как правило, это либо молекулы, либо атомы, но важно не это. Что должно происходить, когда мы смешиваем два вещества, и они реагируют? Логично, что один структурный элемент, кирпичик, одного вещества должен прореагировать с одним структурным элементом, кирпичиком, другого вещества.

Поэтому при полной реакции число элементов для обоих веществ должно быть одинаковым, хотя при этом могут отличаться и вес, и объёмы препаратов. Таким образом, любая химическая реакция должна содержать одинаковое число структурных элементов каждого вещества, либо эти цифры должны быть пропорциональны какому-то числу.

Совершенно неважно значение этого числа, но в дальнейшем за основу решили взять двенадцать грамм углерода-12 и подсчитать в нём количество атомов. Оно составляет порядка шести помноженной на десять в двадцать третьей степени. Если вещество содержит такое количество структурных элементов, то говорят об одном моле вещества.

Соответственно все химические реакции в теоретических выкладках записываются в молях, то есть смешивают моли веществ.

Как говорилось выше, значение числа Авогадро, в принципе неважно, однако при этом его определяют физическим способом. Поскольку опыты на данный момент имеют недостаточную точность, то данное число всё время уточняется.

Можно, конечно, надеется, что когда-нибудь оно будет подсчитано абсолютно точно, но пока до этого далеко. На сегодняшний день последнее уточнение было сделано в 2011 году. Кроме того, в том же году была принята резолюция о том, как грамотно записывать данное число.

Буква «Х» в данной записи говорит о том, что число уточняется, то есть значение Х в будущем будет уточняться.

Закон Авогадро

В самом начале данной статьи мы упомянули Закон Авогадро. Это правило говорит об одинаковом количестве молекул. В таком случае имеет смысл связать этот закон с числом Авогадро или молем.

Тогда закон Авогадро будет утверждать, что моль каждого идеального газа при одной и той же температуре и давление занимает одинаковый объём. Подсчитано, что при нормальных условиях этот объём составляет порядка двадцати четырёх с половиной литров. Есть точное значение этой цифры, 22.41383 литров.

И поскольку процессы, происходящие при нормальных условиях, важны и встречаются очень часто, то есть и название для данного объёма, молярный объём газа.

В теоретических выкладках очень часто, рассматривается молярные объёмы газа. Если есть необходимость перейти к другим температурам или давление, то объём, конечно, изменится, однако есть соответствующие формулы из физики, которые позволяют его подсчитать.

Просто надо всегда помнить, что моль газа всегда относится к нормальным условиям, то есть это какая-то конкретная температура и какое-то конкретное давление, и согласно постановлению 1982 года при нормальных условиях давление газа составляет десять в пятой степени Паскаль, а температура 273.15 Кельвина.

Помимо очевидного прикладного значения двух понятий, что были рассмотрены выше, есть и более интересные последствия, которые из них вытекают. Так, зная плотность воды и, взяв один моль её, мы можем оценить размеры молекулы. Здесь мы исходим из того, что нам известна атомарная масса молекул воды и углерода.

Таким образом, если мы берём для углерода двенадцать грамм, то масса воды определяется согласно пропорциональной зависимости, она равна восемнадцати граммам. Поскольку плотность воды определить несложно, необходимых данных для оценки размера молекулы воды теперь достаточно.

Вычисления показывают, что размер молекулы воды порядка десятых долей нанометра.

Источник: http://www.alto-lab.ru/shkola/zakon-i-chislo-avogadro/

Число Авогадро — это… Что такое Число Авогадро?

Число́ Авога́дро, конста́нта Авогадро — физическая константа, численно равная количеству специфицированных структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов или любых других частиц) в 1 моле вещества. Определяется как количество атомов в 12 граммах (точно) чистого изотопа углерода-12. Обозначается обычно как NA, реже как L [1].

Значение числа Авогадро, рекомендованное CODATA в 2010 году [2]:

NA = 6,022 141 29(27)·1023 моль−1.

В начале 2011 года опубликованы[3] (но официально пока не приняты) ещё более точные измерения числа Авогадро: NA = 6,022 140 78(18)·1023 моль−1.

Моль — количество вещества, которое содержит NA структурных элементов (то есть столько же, сколько атомов содержится в 12 г 12С), причём структурными элементами обычно являются атомы, молекулы, ионы и др.

Масса 1 моля вещества (молярная масса), выраженная в граммах, численно равна его молекулярной массе, выраженной в атомных единицах массы.

Так, 1 моль натрия имеет массу 22,9898 г и содержит примерно 6,02·1023 атомов; 1 моль фторида кальция CaF2 имеет массу (40,08 + 2×18,998) = 78,076 г и содержит 6,02·1023 молекул, как и 1 моль тетрахлорида углерода CCl4, масса которого равна (12,011 + 4×35,453) = 153,823 г и т. п.

В конце 2011 года на XXIV Генеральной конференции по мерам и весам единогласно принято предложение[4] определить моль в будущей версии СИ таким образом, чтобы избежать его привязки к массе; при этом число Авогадро будет определено как точная целая константа, близкая к последнему значению, рекомендованному CODATA.

Закон Авогадро

Основная статья: Закон Авогадро

На заре развития атомной теории (1811) А. Авогадро выдвинул гипотезу, согласно которой при одинаковых температуре и давлении в равных объёмах идеальных газов содержится одинаковое число молекул.

Позже было показано, что эта гипотеза есть необходимое следствие кинетической теории, и сейчас она известна как закон Авогадро.

Его можно сформулировать так: один моль любого газа при одинаковых температуре и давлении занимает один и тот же объем, при нормальных условиях равный 22,41383 л. Эта величина известна как молярный объем газа.

Из вычислений Лошмидта следовало, что для воздуха количество молекул на единицу объёма составляет 1,81·1018 см−3, что примерно в 15 раз меньше истинного значения.

Через 8 лет Максвелл привёл гораздо более близкую к истине оценку «около 19 миллионов миллионов миллионов» молекул на кубический сантиметр, или 1,9·1019 см−3. В действительности в 1 см³ идеального газа при нормальных условиях содержится 2,68675·1019 молекул.

Эта величина была названа числом (или постоянной) Лошмидта. С тех пор было разработано большое число независимых методов определения числа Авогадро. Превосходное совпадение полученных значений является убедительным свидетельством реального количества молекул.

Измерение константы

Данные в этой статье приведены по состоянию на декабрь 2011 года. Вы можете помочь, обновив информацию в статье.

Официально принятое на сегодня значение числа Авогадро было измерено в 2010 году. Для этого использовались две сферы, сделанные из кремния-28.

Сферы были получены в Институте кристаллографии имени Лейбница и отполированы в австралийском Центре высокоточной оптики настолько гладко, что высоты выступов на их поверхности не превышали 98 нм.

Для их производства был использован высокочистый кремний-28, выделенный в нижегородском Институте химии высокочистых веществ РАН из высокообогащённого по кремнию-28 тетрафторида кремния, полученного в Центральном конструкторском бюро машиностроения в Санкт-Петербурге.

Располагая такими практически идеальными объектами, можно с высокой точностью подсчитать число атомов кремния в шаре и тем самым определить число Авогадро. Согласно полученным результатам, оно равно 6,02214084(18)×1023 моль−1[5].

Однако в январе 2011 года были опубликованы[3] результаты новых измерений, считающиеся более точными: NA = 6,02214078(18)·1023 моль−1.

На 24-й Генеральной конференции по мерам и весам 17—21 октября 2011 года была единогласно принята резолюция[4], в которой, в частности, предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить моль таким образом, чтобы число Авогадро было равным точно 6,02214X·1023 моль−1, где Х заменяет одну или более значащих цифр, которые будут определены в окончательном релизе на основании наиболее точных рекомендаций CODATA[6]. В этой же резолюции предложено таким же образом определить как точные значения постоянную Планка, элементарный заряд, постоянную Больцмана и максимальную световую эффективность монохроматического излучения для дневного зрения.

Связь между константами

См. также

Примечания

• Число Авогадро // Большая советская энциклопедия

Источник: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/70949

Авогадро число

Содержание статьи

Авогадро число, NA = (6,022045±0,000031)·1023, число молекул в моле любого вещества или число атомов в моле простого вещества. Одна из фундаментальных постоянных, с помощью которой можно определить такие величины, как, например, массу атома или молекулы (см. ниже), заряд электрона и т.д.

Моль – количество вещества, которое содержит столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в 12 г 12С, причем структурными элементами обычно являются атомы, молекулы, ионы и др. Масса 1 моль вещества, выраженная в граммах, численно равна его мол. массе.

Так, 1 моль натрия имеет массу 22,9898 г и содержит 6,02·1023 атомов; 1 моль фторида кальция CaF2 имеет массу (40,08 + 2·18,998) = 78,076 г и содержит 6,02·1023 молекул, как и 1 моль тетрахлорида углерода CCl4, масса которого равна (12,011 + 4·35,453) = 153,823 г и т.п.

Закон Авогадро

На заре развития атомной теории (1811) А.Авогадро выдвинул гипотезу, согласно которой при одинаковых температуре и давлении в равных объемах идеальных газов содержится одинаковое число молекул.

Позже было показано, что эта гипотеза есть необходимое следствие кинетической теории, и сейчас она известна как закон Авогадро.

Его можно сформулировать так: один моль любого газа при одинаковых температуре и давлении занимает один и тот же объем, при стандартных температуре и давлении (0° С, 1,01Ч105 Па) равный 22,41383 л. Эта величина известна как молярный объем газа.

Лошмидт; было установлено, что в 1 см3 идеального газа при нормальных (стандартных) условиях содержится 2,68675Ч1019 молекул. По имени этого ученого указанная величина была названа числом (или постоянной) Лошмидта. С тех пор было разработано большое число независимых методов определения числа Авогадро.

Превосходное совпадение полученных значений является убедительным свидетельством реального существования молекул.

Метод Лошмидта

представляет только исторический интерес. Он основан на предположении, что сжиженный газ состоит из плотноупакованных сферических молекул. Измеряя объем жидкости, которая образовалась из данного объема газа, и зная приблизительно объем молекул газа (этот объем можно было представить исходя из некоторых свойств газа, например вязкости), Лошмидт получил оценку числа Авогадро ~1022.

Определение, основанное на измерении заряда электрона

Единица количества электричества, известная как число Фарадея F, – это заряд, переносимый одним молем электронов, т.е. F = Ne, где е – заряд электрона, N – число электронов в 1 моль электронов (т.е. число Авогадро).

Число Фарадея можно определить, измеряя количество электричества, необходимое для растворения или осаждения 1 моль серебра. Тщательные измерения, выполненные Национальным бюро стандартов США, дали значение F = 96490,0 Кл, а заряд электрона, измеренный разными методами (в частности, в опытах Р.Милликена), равен 1,602Ч10–19 Кл.

Отсюда можно найти N. Этот метод определения числа Авогадро, по-видимому, является одним из самых точных.

Эксперименты Перрена

Исходя из кинетической теории, было получено включающее число Авогадро выражение, описывающее уменьшение плотности газа (например, воздуха) с высотой столба этого газа. Если бы удалось подсчитать число молекул в 1 см3 газа на двух разных высотах, то, воспользовавшись указанным выражением, мы могли бы найти N.

К сожалению, сделать это невозможно, поскольку молекулы невидимы. Однако в 1910 Ж.Перрен показал, что упомянутое выражение справедливо и для суспензий коллоидных частиц, которые видны в микроскопе. Подсчет числа частиц, находящихся на разной высоте в столбе суспензии, дал число Авогадро 6,82Ч1023.

Из другой серии экспериментов, в которых измерялось среднеквадратичное смещение коллоидных частиц в результате их броуновского движения, Перрен получил значение N = 6,86Ч1023. В дальнейшем другие исследователи повторили некоторые из экспериментов Перрена и получили значения, хорошо согласующиеся с ныне принятыми.

Следует отметить, что эксперименты Перрена стали поворотным моментом в отношении ученых к атомной теории вещества – ранее некоторые ученые рассматривали ее как гипотезу. В.Оствальд, выдающийся химик того времени, так выразил это изменение во взглядах: «Соответствие броуновского движения требованиям кинетической гипотезы…

заставило даже наиболее пессимистично настроенных ученых говорить об экспериментальном доказательстве атомной теории».

Расчеты с использованием числа Авогадро

С помощью числа Авогадро были получены точные значения массы атомов и молекул многих веществ: натрия, 3,819Ч10–23 г (22,9898 г/6,02Ч1023), тетрахлорида углерода, 25,54Ч10–23 г и т.д. Можно также показать, что в 1 г натрия должно содержаться примерно 3Ч1022 атомов этого элемента.См. также АТОМНАЯ МАССА.

Источник: https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/AVOGADRO_CHISLO.html

Авогадро и число его имени

Введение (в сокращении) к книге: Мейлихов Е. З. Число Авогадро. Как увидеть атом. — Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2017.

Наука и жизнь // Иллюстрации

‹

›

Итальянский учёный Амедео Авогадро — современник А. С. Пушкина — был первым, кто понял, что количество атомов (молекул) в одном грамм-атоме (моле) вещества одинаково для всех веществ. Знание же этого числа открывает путь к оценке размеров атомов (молекул). При жизни Авогадро его гипотеза не получила должного признания.

Истории числа Авогадро посвящена новая книга Евгения Залмановича Мейлихова, профессора МФТИ, главного научного сотрудника НИЦ «Курчатовский институт».

Если бы в результате какой-либо мировой катастрофы все накопленные знания оказались бы уничтоженными и к грядущим поколениям живых существ пришла бы только одна фраза, то какое утверждение, составленное из наименьшего количества слов, принесло бы наибольшую информацию? Я считаю, что это — атомная гипотеза: …все тела состоят из атомов — маленьких телец, находящихся в беспрерывном движении. Р. Фейнман. Фейнмановские лекции по физике

Число Авогадро (константа Авогадро, постоянная Авогадро) определяется как количество атомов в 12 граммах чистого изотопа углерода-12 (12C). Обозначается оно обычно как NA, реже L. Значение числа Авогадро, рекомендованное CODATA (рабочая группа по фундаментальным постоянным) в 2015 году: NA = 6,02214082(11)·1023 моль-1.

Моль — это количество вещества, которое содержит NA структурных элементов (то есть столько же элементов, сколько атомов содержится в 12 г 12C), причем структурными элементами обычно являются атомы, молекулы, ионы и др. По определению атомная единицы массы (а.е.м.) равна 1/12 массы атома 12C.

Например: 1 моль натрия имеет массу 22,9898 г и содержит (примерно) 6,02 · 1023 атомов, 1 моль фторида кальция CaF2 имеет массу (40,08 + 2·18,998) = 78,076 г и содержит (примерно) 6,02·1023 молекул.

В конце 2011 года на XXIV Генеральной конференции по мерам и весам единогласно принято предложение определить моль в будущей версии Международной системы единиц (СИ) таким образом, чтобы избежать его привязки к определению грамма.

Предполагается, что в 2018 году моль будет определён непосредственно числом Авогадро, которому будет приписано точное (без погрешности) значение, базирующееся на результатах измерений, рекомендованных CODATA.

Пока же число Авогадро является не принимаемой по определению, а измеряемой величиной.

Эта константа названа в честь известного итальянского химика Амедео Авогадро (1776—1856), который хотя сам этого числа и не знал, но понимал, что это очень большая величина. На заре развития атомной теории Авогадро выдвинул гипотезу (1811 год), согласно которой при одинаковых температуре и давлении в равных объёмах идеальных газов содержится одинаковое число молекул.

Позже было показано, что эта гипотеза есть следствие кинетической теории газов, и сейчас она известна как закон Авогадро. Его можно сформулировать так: один моль любого газа при одинаковых температуре и давлении занимает один и тот же объём, при нормальных условиях равный 22,41383 л (нормальным условиям соответствуют давление P0 = 1 атм и температура T0 = 273,15 К).

Эта величина известна как молярный объём газа.

Первую попытку найти число молекул, занимающих данный объём, предпринял в 1865 году Й. Лошмидт.

Максвелл привёл гораздо более близкую к истине оценку — 1,9·1019 см-3. Наконец в 1908 году Перрен даёт уже приемлемую оценку: NA = 6,8·1023 моль-1 числа Авогадро, найденную из экспериментов по броуновскому движению.

С тех пор было разработано большое число независимых методов определения числа Авогадро, и более точные измерения показали, что в действительности в 1 см3 идеального газа при нормальных условиях содержится (примерно) 2,69·1019 молекул. Эта величина называется числом (или постоянной) Лошмидта. Ей соответствует число Авогадро NA ≈ 6,02·1023.

Число Авогадро — одна из важных физических постоянных, сыгравших большую роль в развитии естественных наук. Но является ли она «универсальной (фундаментальной) физической постоянной»? Сам этот термин не определён и обычно ассоциируется с более или менее подробной таблицей числовых значений физических констант, которые следует использовать при решении задач.

В связи с этим фундаментальными физическими постоянными зачастую считаются те величины, которые не являются константами природы и обязаны своим существованием всего лишь выбранной системе единиц (таковы, например, магнитная и электрическая постоянные вакуума) или условным международным соглашениям (такова, например, атомная единица массы).

В число фундаментальных констант часто включают многие производные величины (например, газовую постоянную R, классический радиус электрона re = e2/mec2 и т. п.) или, как в случае с молярным объёмом, значение некоторого физического параметра, относящегося к специфическим экспериментальным условиям, которые выбраны лишь из соображений удобства (давление 1 атм и температура 273,15 К).

С этой точки зрения число Авогадро есть истинно фундаментальная константа.

Истории и развитию методов определения этого числа и посвящена настоящая книга.

Эпопея длилась около 200 лет и на разных этапах была связана с многообразными физическими моделями и теориями, многие из которых не потеряли актуальности и по сей день.

К этой истории приложили руку самые светлые научные умы — достаточно назвать А. Авогадро, Й. Лошмидта, Дж. Максвелла, Ж. Перрена, А. Эйнштейна, М. Смолуховского. Список можно было бы и продолжить…

Это человек, который (один из немногих) продолжает «и в наш жестокий век» бороться за настоящее «высшее» физическое образование в России, ценит и в меру сил пропагандирует красоту и изящество физических идей. Известно, что из сюжета, который А. С. Пушкин подарил Н. В. Гоголю, возникла гениальная комедия.

Конечно, здесь не тот случай, но, может быть, и эта книга покажется кому-то полезной.

Эта книга — не «научно-популярный» труд, хотя и может показаться таковым с первого взгляда. В ней на некотором историческом фоне обсуждается серьёзная физика, используется серьёзная математика и обсуждаются довольно сложные научные модели.

Фактически книга состоит из двух (не всегда резко разграниченных) частей, рассчитанных на разных читателей — одним она может показаться интересной с историко-химической точки зрения, а другие, возможно, сосредоточатся на физико-математической стороне проблемы.

Автор же имел в виду любознательного читателя — студента физического или химического факультета, не чуждого математики и увлечённого историей науки. Есть ли такие студенты? Точного ответа на этот вопрос автор не знает, но, исходя из собственного опыта, надеется, что есть.

Информация о книгах Издательского дома «Интеллект» — на сайте www.id-intellect.ru

Источник: https://www.nkj.ru/archive/articles/31013/