Historique des nombres Avogadro, unités, comment il est calculé, utilise

Il Numéro Avogadro C'est celui qui indique combien de particules constituent une mol de matière. Il est normalement désigné avec le symbole n_POUR ou l, et a une ampleur extraordinaire: 6,02 · 10²³, écrit en notation scientifique; S'il n'est pas utilisé, vous devrez écrire complet: 6020000000000000000000.

Pour éviter et faciliter son utilisation, il est pratique de se référer au numéro d'Avogadro en l'appelant MOL; C'est le nom qui reçoit l'unité correspondant à ces particules (atomes, protons, neutrons, électrons, etc.). Ainsi, si une douzaine correspond à 12 unités, une mol couvre n_POUR unités, simplifiant les calculs stoechiométriques.

Le numéro Avogadro écrit en notation scientifique. Source: Phaney [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

Mathématiquement, le numéro Avogadro peut ne pas être le plus grand de tous; Mais en dehors du domaine de la science, utilisez-le pour indiquer la quantité de tout objet dépasserait les limites de l'imagination humaine.

Par exemple, une taupe de crayons impliquerait la fabrication de 6,02 · 10²³ unités, quittant la Terre Tentative sans les poumons de votre plante. Comme cet exemple hypothétique, beaucoup d'autres abondent, qui permettent d'effacer la magnificence et l'applicabilité de ce nombre pour les quantités astronomiques.

Sans_POUR Et le Moll fait allusion à des quantités exorbitantes de quoi que ce soit, quelle est l'utilité en science? Comme indiqué dès le début: ils permettent de «compter» de très petites particules, dont les nombres sont incroyablement vastes même en quantité insignifiante de matière.

La plus petite baisse d'un liquide abrite des milliards de particules, ainsi que la quantité la plus ridicule d'un certain solide qui peut être pesée dans un certain équilibre.

Afin de ne pas recourir à des notations scientifiques, la taupe vient aider, indiquant combien, plus ou moins, il a une substance ou un composé par rapport à N_POUR. Par exemple, 1 g d'argent correspond à environ 9 · 10^-3 Mol Autrement dit_POUR (5.6 · 10^vingt-et-un Atomes Ag, environ).

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Histoire

Inspirations Amedeo Avogadro

Certaines personnes croient que le nombre d'Avogadro était une constante déterminée par Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro de Quaregna et Cerreto, mieux connue sous le nom d'Amedee Avogadro; Cependant, ce scientifique-abogate, dédié à l'étude des propriétés des gaz et inspiré par les œuvres de Dalton et de Gay-Lussac, n'a pas introduit le N_POUR.

Dalton, Amadeo Avogadro a appris que les masses de gaz sont combinées ou réagissent en proportions constantes. Par exemple, une masse d'hydrogène réagit complètement avec un oxygène huit fois plus élevé; Lorsqu'une telle proportion n'a pas été respectée, l'un des deux gaz est resté en excès.

Gay-Lussac, en revanche, a appris que les volumes de gaz réagissent en maintenant une relation fixe. Ainsi, deux volumes d'hydrogène réagissent avec l'un d'oxygène pour produire deux volumes d'eau (sous forme de vapeur, étant donné les températures élevées générées).

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Hypothèse moléculaire

En 1811, Avogadro a condensé ses idées pour formuler son hypothèse moléculaire, dans laquelle il a expliqué que la distance qui sépare les molécules gazeuses est constante tant que la pression ou la température ne change pas. Cette distance définit donc le volume qu'un gaz peut occuper dans des barrières extensibles (un ballon, par exemple).

Ainsi, étant donné une masse de gaz a, m_POUR, et une masse de gaz b, m_B, m_POUR et M_B Ils auront le même volume dans des conditions normales (t = 0ºC et p = 1 atm) si les deux gaz idéaux ont le même nombre de molécules; Ce fut l'hypothèse, aujourd'hui Law, d'Avogadro.

D'après ses observations, il a également déduit que la relation entre les densités de gaz, encore une fois à et b, est la même que celle de ses masses moléculaires relatives (ρ_POUR/ ρ_B = M_POUR/ M_B).

Son plus grand succès a été d'introduire le terme «molécule» comme on le sait actuellement. Avogadro a traité de l'hydrogène, de l'oxygène et de l'eau comme molécules et non comme des atomes.

Cinquante ans plus tard

L'idée de ses molécules diatomiques a trouvé une forte résistance parmi les chimistes du XIXe siècle. Alors qu'Amadeo Avogadro a donné des cours de physique à l'Université de Turin, son travail n'a pas été très bien accepté et, sous l'ombre des expériences et des observations de produits chimiques de plus de renom, son hypothèse a été enterrée pendant cinquante ans.

Même la contribution du scientifique bien connu, André Ampère, qui a soutenu l'hypothèse d'Avogadro, a suffi pour que les produits chimiques le considèrent sérieusement

Ce n'était rien d'autre que dans le Congrès de Karlsruhe, Allemagne de 1860, que le jeune chimiste italien, Stanislao Cannizzaro, a sauvé le travail d'Avogadro en réponse au chaos en raison du manque de masses atomiques et d'équations chimiques fiables et solides et solides.

La naissance du terme

Ce qui est connu par «Avogadro Number» a été présenté par le physicien français Jean Baptiste Perrin, près de cent ans plus tard. Déterminé approximatif n_POUR À travers différentes méthodes de son travail sur le mouvement brownien.

Qu'est-ce que les unités et les unités

Atome-gram et molécule-gramme

Le nombre d'Avogadro et la MOL sont liés; Cependant, le second a existé avant le premier.

Connu des masses relatives d'atomes, l'unité de masse atomique (UMA) a été introduite comme les douze partie d'un atome d'isotope de carbone 12; environ, la masse d'un proton ou de neutrons. De cette façon, il était connu que le carbone était douze fois plus lourd que l'hydrogène; Qu'est-ce qui équivaut à dire, ¹²C pèse 12U, et ¹H wes 1 u.

Cependant, la quantité de masse un uma est-il vraiment égal? De plus, ce qui serait possible pour mesurer la pâte à de si petites particules? Ensuite, il est né de l'idée de l'atome-gram. Ces unités ont facilement connecté le gramme avec l'UMA comme suit:

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12 g ¹²C = n · ma

Un certain nombre de n atomes de ¹²C, multiplié par sa masse atomique, donne une valeur numérique identique à la masse atomique relative (12 UMA). Par conséquent, 12 g de ¹²C était équivalent à un atome-gramme; 16 g de ¹⁶Ou, à une pente d'atome d'oxygène; 16 g de cho₄, Une molécule-gramme pour le méthane, et donc avec d'autres éléments ou composés.

Masses molaires et mol

L'atome-gram.

Ainsi, la définition de Mol est: l'unité désignée pour le nombre d'atomes présents dans 12 g de carbone pur (ou 0,012 kg). Et pour sa part, N a continué à désigner n_POUR.

Ensuite, le nombre d'Avogadro se compose officiellement du nombre d'atomes qui composent ces 12 g de carbone 12; Et son unité est la mol et ses dérivés (kmol, mmol, lb-mol, etc.).

Les masses molaires sont des masses moléculaires (ou atomiques) exprimées en fonction des taupes.

Par exemple, la masse molaire de l'O₂ C'est 32 g / mol; c'est-à-dire qu'une mole de molécules d'oxygène a une masse de 32 g et une molécule de ou₂ Il a une masse moléculaire de 32 u. De même, la masse molaire de H est 1 g / mol: une mole de h a une masse de 1 g, et un atome de h a une masse atomique de 1 u.

Comment le numéro Avogadro est calculé

Combien coûte une mol? Quelle valeur est n_POUR de sorte que les masses atomiques et moléculaires ont la même valeur numérique que les masses molaires? Pour savoir, l'équation suivante doit être résolue:

12 g ¹²C = n_POUR· Ma

Mais Ma est 12 uma.

12 g ¹²C = n_POUR· 12UM

Si vous savez combien vaut un uma (1 667 10^-24 g), vous pouvez calculer directement n_POUR:

N_POUR = (12g / 2 · 10^-23g)

= 5 998 · 10²³ atomes de ¹²C

Ce nombre est-il identique au début de l'article identique? Non. Alors que les décimales jouent contre, il y a beaucoup plus de calculs précis pour déterminer n_POUR.

Méthodes de mesure plus précises

Si la définition d'une mole est auparavant connue, en particulier une mole d'électrons et la charge électrique qu'ils transportent (environ 96500 c / mol), connaissant la charge d'un électron individuel (1.602 × 10⁻¹⁹C), vous pouvez calculer n_POUR Aussi de cette manière:

N_POUR = (96500 c / 1.602 × 10⁻¹⁹C)

= 6.0237203 · 10²³ électrons

Cette valeur semble encore meilleure.

Une autre façon de le calculer se compose de techniques cristallographiques rames, en utilisant une sphère de silicium ultra pure de 1 kg. Pour ce faire, la formule est utilisée:

N_POUR = n(V_ou/ V_m)

Où n C'est le nombre d'atomes présents dans la cellule unitaire d'un verre en silicium (n= 8), et V_ou et V_m sont les volumes de la cellule unitaire et molaire, respectivement. Connaissant les variables pour le cristal de silicium, vous pouvez calculer le numéro Avogadro par cette méthode.

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Applications

Le nombre d'Avogadro permet d'exprimer les quantités abyssales de particules élémentaires en grammes simples, qui peuvent être mesurés à des échelles analytiques ou rudimentaires. Non seulement ceci: si une propriété atomique est multipliée par n_POUR, Sa manifestation sera obtenue à des échelles macroscopiques, visibles dans le monde et à l'œil nu.

Par conséquent, et pour une grande raison, il est dit que ce nombre fonctionne comme un pont entre le microscopie et le macroscopique. On le trouve souvent surtout dans la physicochimie, lorsqu'il essaie de relier le comportement des molécules ou des ions avec celui de leurs phases physiques (liquide, soda ou solide).

Exercices résolus

Dans les calculs, la section Deux exemples d'exercices ont été abordés en utilisant n_POUR. Ensuite, deux autres seront résolus.

Exercice 1

Quelle est la masse d'une molécule H₂SOIT?

S'il est connu que sa pâte molaire est de 18 g / mol, alors une mol de molécules H₂Ou a une masse de 18 grammes; Mais la question fait allusion à une molécule individuelle, seule. Pour calculer, sa masse est faite de facteurs de conversion:

(18g / mol h₂O) · (mol h₂O / 6,02 · 10²³ H₂O) = 2,99 · 10^-23 G / molécula H₂SOIT

C'est-à-dire une molécule H₂Ou il a une masse de 2,99 · 10^-23 g.

Exercice 2

Combien d'atomes métalliques Disposio (DY) contiendra un morceau de la même chose dont la masse est de 26 g?

La pâte atomique de la disposio est de 162,5 U, égale à 162,5 g / mol en utilisant le numéro Avogadro. Encore une fois, les facteurs de conversion sont effectués:

(26 g) · (mol dy / 162.5g) · (6.02 · 10²³ atomes dy / mol dy) = 9,63 · 10²² atomes dy

Cette valeur est 0,16 fois plus petite que n_POUR (9.63 · 10²²/6.02 · 10²³), Et par conséquent, cette pièce a 0,16 moles de tennium (étant également capable de calculer avec 26/162,5).

Les références

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