AVOGADRO 번호 : 역사, 단위, 계산 방법, 사용 - 화학 - 2025

아보가드로 수는 많은 입자 물질의 1 몰을 포함하는 방법을 나타내고이다. 일반적으로 N _A 또는 L 기호로 지정되며 과학적 표기법으로 작성된 6.02 · 10 ²³ . 사용하지 않으면 602000000000000000000000으로 완전히 작성해야합니다.

사용을 피하고 용이하게하려면 Avogadro의 번호를 두더지라고 부르는 것이 편리합니다. 이것은 입자 (원자, 양성자, 중성자, 전자 등)의 양에 해당하는 단위에 부여 된 이름입니다. 따라서 12 개 단위가 12 개 단위에 해당하면 몰은 N _A 단위를 포함하여 화학 양 론적 계산을 단순화합니다.

과학적 표기법으로 쓰여진 아보가드로의 수. 출처 : PRHaney

수학적으로, Avogadro의 수는 무엇보다도 가장 크지 않을 수 있습니다. 그러나 과학의 영역 밖에서 그것을 사용하여 어떤 물체의 양을 나타내는 것은 인간의 상상력의 한계를 초과 할 것입니다.

예를 들어, 연필 한 몰은 6.02 · 10 ²³ 단위 의 제조를 포함하며 , 그 과정에서 식물 폐가없는 지구를 남깁니다. 이 가상의 예처럼, 천문학적 양에 대한이 숫자의 웅장 함과 적용 가능성을 엿볼 수있는 다른 많은 것들이 많이 있습니다.

N _A 와 두더지가 엄청난 양을 언급 한다면 과학에서 얼마나 유용할까요? 처음에 말했듯이 : 아주 작은 입자를 "계수"할 수 있습니다. 그 숫자는 무시할 수있는 양의 물질에서도 엄청나게 방대합니다.

액체의 가장 작은 방울에는 수십억 개의 입자와 어떤 저울로도 무게를 잴 수있는 주어진 고체의 가장 어리석은 양이 포함되어 있습니다.

과학적 표기법을 사용하지 않고 두더지가지지를받으며 N _A에 대한 물질 또는 화합물의 정도를 나타냅니다 . 예를 들어,은 1g은 약 9 · 10 ^-3 mol에 해당합니다. 즉, N _A 의 거의 100 분의 ₁ (5.6 · 10 ²¹ Ag 원자, 대략) 그 그램을“거주”합니다 .

역사

Amedeo Avogadro의 영감

어떤 사람들은 Avogadro의 수가 Quaregna의 Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro와 Amedeo Avogadro로 더 잘 알려진 Cerreto에 ​​의해 결정된 상수라고 믿습니다. 그러나 가스 특성 연구에 전념하고 Dalton과 Gay-Lussac의 작업에서 영감을 얻은이 과학자 변호사는 N _A 를 소개 한 사람이 아닙니다 .

Dalton에서 Amadeo Avogadro는 기체 질량이 일정한 비율로 결합하거나 반응한다는 것을 배웠습니다. 예를 들어, 수소 덩어리는 8 배 더 많은 산소와 완전히 반응합니다. 이 비율이 충족되지 않았을 때 두 가스 중 하나가 초과되었습니다.

반면에 Gay-Lussac에서 그는 기체의 양이 고정 된 관계로 반응한다는 것을 배웠습니다. 따라서 두 부피의 수소가 산소 중 하나와 반응하여 두 부피의 물을 생성합니다 (고온이 생성되면 증기 형태).

분자 가설

1811 년 아보가드로는 압력과 온도가 변하지 않는 한 기체 분자를 분리하는 거리가 일정하다고 설명하면서 분자 가설을 공식화하기 위해 아이디어를 요약했습니다. 그러면이 거리는 확장 가능한 장벽 (예 : 풍선)이있는 컨테이너에서 가스가 차지할 수있는 부피를 정의합니다.

따라서 가스 질량 A, m _A 및 가스 B 질량이 주어지면 m _B , m _A 및 m _B 는 정상 조건 (T = 0ºC, P = 1 atm)에서 동일한 부피를 갖게됩니다. 동일한 수의 분자; 이것은 Avogadro의 오늘날의 법칙 인 가설이었습니다.

그의 관찰로부터 그는 또한 기체 밀도, 다시 A와 B 사이의 관계가 상대 분자 질량 (ρ _A / ρ _B = M _A / M _B ) 의 관계와 동일하다는 것을 추론했습니다 .

그의 가장 큰 성공은 오늘날 알려진 '분자'라는 용어를 도입하는 것이 었습니다. Avogadro는 수소, 산소 및 물을 원자가 아닌 분자로 처리했습니다.

50 년 후

이원자 분자에 대한 아이디어는 19 세기 화학자들 사이에서 강한 저항을 받았습니다. 아마데오 아보가드로는 토리노 대학에서 물리학을 가르쳤지만 그의 연구는 잘 받아 들여지지 않았고, 더 유명한 화학자들의 실험과 관찰의 그늘 아래 그의 가설은 50 년 동안 묻혔습니다.

Avogadro의 가설을지지 한 유명한 과학자 André Ampere의 기여조차도 화학자들이 진지하게 고려하기에 충분하지 않았습니다.

이탈리아의 젊은 화학자 Stanislao Cannizzaro가 신뢰할 수 있고 견고한 원자 질량과 화학 방정식의 부족으로 인해 혼란에 대응하여 Avogadro의 연구를 구출 한 것은 1860 년 독일 칼 스루에 의회가 열릴 때였습니다.

용어의 탄생

'Avogadro 's number'로 알려진 것은 거의 100 년 후 프랑스의 물리학 자 Jean Baptiste Perrin에 의해 소개되었습니다. 그는 Brownian 운동에 대한 그의 작업에서 다양한 방법을 통해 N _A 의 근사치를 결정했습니다 .

구성 및 단위

원자 그램과 분자 그램

Avogadro의 수와 두더지는 관련이 있습니다. 그러나 두 번째는 첫 번째보다 먼저 존재했습니다.

원자의 상대 질량을 알면 원자 질량 단위 (amu)는 탄소 12 동위 원소 원자의 12 분의 1로 도입되었습니다. 대략 양성 자나 중성자의 질량입니다. 이런 식으로 탄소는 수소보다 12 배 더 무거운 것으로 알려져 있습니다. 말할 수있는, ¹² C는 12U 무게 및 ¹ H 유 1 무게.

그러나 하나의 amu는 실제로 얼마나 많은 질량을 가지고 있습니까? 또한 이러한 작은 입자의 질량을 어떻게 측정 할 수 있습니까? 그런 다음 그람 원자와 그람 분자에 대한 아이디어가 나 왔으며 나중에 두더지로 대체되었습니다. 이 단위는 다음과 같이 그램을 amu와 편리하게 연결했습니다.

12g ¹² C = N ma

원자 질량을 곱한 ^{12 개의} C N 원자 는 상대 원자 질량 (12 amu)과 수치 적으로 동일한 값을 제공합니다. 따라서, 12g의 ¹² C 하나 개 그램 원자를 같게; 16g의 ¹⁶ O, 산소 1 개 그램 원자; 16g의 CH ₄ , 메탄에 대한 1g 분자 등 다른 원소 또는 화합물과 함께.

몰 질량과 몰

그람 원자와 그람 분자는 단위가 아니라 각각 원자와 분자의 몰 질량으로 구성되었습니다.

따라서 몰의 정의는 12g의 순수 탄소 12 (또는 0.012Kg)에 존재하는 원자 수를 나타내는 단위가됩니다. 한편, 그는 N N _A 로 표시되었습니다 .

따라서 Avogadro의 수는 공식적으로 12g의 탄소 12를 구성하는 원자의 수로 구성됩니다. 단위는 몰과 그 유도체 (kmol, mmol, lb-mole 등)입니다.

몰 질량은 몰의 함수로 표현되는 분자 (또는 원자) 질량입니다.

예를 들어, O ₂ 의 몰 질량 은 32g / mol입니다. 즉, 산소 분자의 몰은 32 g의 질량을 갖고, O 분자의 _2가 32 U의 분자량을 갖는다. 유사하게, H의 몰 질량은 1g / mol입니다 : H 원자 1 몰은 1g의 질량을 갖고 1 H 원자는 1u의 원자 질량을가집니다.

Avogadro의 수를 계산하는 방법

두더지는 얼마입니까? 원자 질량과 분자 질량이 몰 질량과 동일한 수치를 갖도록 N _A 의 값은 얼마입니까? 이를 확인하려면 다음 방정식을 풀어야합니다.

12g ¹² C = N _A ma

그러나 ma는 12 amu입니다.

12g ¹² C = N _A 12uma

당신이 AMU 가치 (1667 10 얼마나 알고 있다면 ^-24 g)를 직접 N 계산할 수 _를 :

N _A = (12g / 2 · 10 ^-23g )

= 5,998 10 ²³ 개 원자 ^{12 개} C

이 번호가 기사 시작 부분에 제시된 번호와 동일합니까? 번호 소수가, 대결 상태 입니다 N 결정하기 위해 더 많은 정확한 계산 _A가 .

보다 정확한 측정 방법

몰의 정의, 특히 전자 몰과 그들이 운반하는 전하 (약 96,500 C / 몰)의 정의가 이전에 알려진 경우 개별 전자의 전하 (1,602 × 10 ^-19 C)를 알면 다음 과 같이 할 수 있습니다. 다음과 같이 N _A를 계산하십시오 .

N _A = (96500 C / 1.602 × 10 ^-19 C)

= 6.0237203 10 ^{23 개의} 전자

이 값은 훨씬 더 좋아 보입니다.

이를 계산하는 또 다른 방법은 1kg의 초순수 실리콘 구를 사용하는 X 선 결정학 기술로 구성됩니다.이를 위해 다음 공식이 사용됩니다.

N _A = n (V _u / V _m )

여기서 n은 실리콘 결정의 단위 셀에 존재하는 원자의 수 (n = 8)이고, V _u 및 V _m 은 각각 단위 및 몰 셀의 부피입니다. 실리콘 결정의 변수를 알고있는 Avogadro의 수는이 방법으로 계산할 수 있습니다.

응용

Avogadro의 수는 본질적으로 분석 또는 기초 저울에서 측정 할 수있는 단순한 그램으로 기본 입자의 심연 한 양을 표현할 수 있습니다. 뿐만 아니라, 원자 속성에 N _A를 곱 하면 그 발현이 거시적 규모로 얻어지고 육안으로 볼 수 있습니다.

따라서이 숫자는 미시와 거시 사이의 다리 역할을한다고합니다. 특히 물리 화학에서 분자 또는 이온의 거동을 물리적 단계 (액체, 기체 또는 고체)의 거동과 연결하려고 할 때 종종 발견됩니다.

해결 된 운동

섹션의 계산 N을 사용하여 운동의 두 가지 예는 해결되었다 _에 . 그런 다음 다른 두 가지를 해결합니다.

연습 1

H ₂ O 분자의 질량은 얼마입니까?

그 몰 질량 것으로 알려진 경우 18g / 몰, H의 그 다음 1 몰 ₂ O의 분자 18g의 질량을 갖는다; 그러나 질문은 개별 분자만을 언급합니다. 그런 다음 질량을 계산하기 위해 변환 계수가 사용됩니다.

(18g / mol H ₂ O) · (mol H ₂ O / 6.02 · 10 ²³ 분자 H ₂ O) = 2.99 · 10 ^-23 g / 분자 H ₂ O

즉, H ₂ O 분자의 질량은 2.99 · 10 ^-23g 입니다.

연습 2

얼마나 많은 디스프로슘 금속 (Dy) 원자가 질량이 26g 인 조각을 포함할까요?

디스프로슘의 원자 질량은 Avogadro의 수를 사용하여 162.5g / mol과 같은 162.5u입니다. 다시, 우리는 변환 계수를 진행합니다.

(26g) · (mol Dy / 162.5g) · (6.02 · 10 ²³ Dy 원자 / mol Dy) = 9.63 · 10 ²² Dy 원자

이 값은 N _A (9.63 · 10 ²² / 6.02 · 10 ²³ ) 보다 0.16 배 작기 때문에이 조각에는 0.16 몰의 디스프로슘이 있습니다 (26/162로 계산할 수도 있음). , 5).

참고 문헌

1. Wikipedia. (2019). Avogadro 상수. 출처 : en.wikipedia.org
2. Atteberry Jonathan. (2019). Avogadro의 수는 무엇입니까? HowStuffWorks. 출처 : science.howstuffworks.com
3. Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang 및 Jacob Gomez. (2019 년 5 월 2 일). 두더지와 아보가드로 상수. 화학 LibreTexts. 출처 : chem.libretexts.org
4. 두더지의 날. (sf). 아보가드로 수의 역사 다음 23-6.02 회 10 ^번째 . 출처 : moleday.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 년 1 월 6 일). Avogadro 수의 실험적 결정. 출처 : thoughtco.com
6. 토마스 게르만. (sf). 아보가드로의 수. IES 도밍고 미랄. 출처 : iesdmjac.educa.aragon.es
7. 호아킨 산 프루 토스 페르난데스. (sf). Avogadro의 수와 두더지 개념. 출처 : encina.pntic.mec.es
8. 베르나르도 헤라 돈. (2010 년 9 월 3 일). 칼 스루에 의회 : 150 년. 출처 : madrimasd.org
9. 조지 M. 보드 너. (2004 년 2 월 16 일). Avogadro의 수는 어떻게 결정 되었습니까? Scientific American. 출처 : scienceamerican.com