Число Авогадро: интересные сведения
Из школьного курса химии нам понятно, что если взять один моль какого-либо вещества, то в нем будет 6.02214084(18)•10^23 атомов либо других структурных частей (молекул, ионов и т.д.). Для удобства число Авогадро принято записывать в таком виде: 6.02 • 10^23.
Но почему неизменная Авогадро (на украинском языке «стала Авогадро») равна конкретно такому значению? Ответ на этот вопрос в учебниках отсутствует, а историки от химии предлагают самые различные версии. Такое воспоминание, что число Авогадро имеет некоторый потаенный смысл. Ведь есть же волшебные числа, куда некие относят число «пи», числа фибоначчи, семерку (на востоке восьмерку), 13 и т.д. Будем биться с информационным вакуумом. О том, кто таковой Амедео Авогадро, и почему в честь этого ученого кроме сформулированного им закона, отысканной константы был также назван кратер на Луне, мы гласить не будет. Об этом и без того написано огромное количество статей.
Если быть четким, Амедео Авогадро не занимался подсчетами молекул либо атомов в каком-то определенном объеме. Первым, кто попробовал узнать, сколько молекул газа содержится в данном объеме при схожем давлении и температуре, был Йозеф Лошмидт, а было это в 1865 году. В итоге собственных тестов Лошмидт сделал вывод, что в одном кубическом сантиметре хоть какого газа в обыденных критериях находится 2.68675 • 10^19 молекул.
Потом было придумано огромное число независящих методов того, как можно найти число Авогадро и так как результаты в большей части совпадали, то это еще раз гласило в пользу реального существования молекул. Сейчас число способов перевалило за 60, но в последние годы ученые стараются еще более повысить точность оценки, чтоб ввести новое определение термина «килограмм». Пока килограмм сопоставляется с избранным вещественным образцом без какого-нибудь фундаментального определения.
Но вернемся к нашему вопросу – почему данная константа равна 6.022 • 10^23?
В химии, в 1973 г., для удобства в расчетах было предложено ввести такое понятие как «количество вещества». Основной единицей для измерения количества стал моль. Согласно советам IUPAC, количество хоть какого вещества пропорционально числу его определенных простых частиц. Коэффициент пропорциональности не находится в зависимости от типа вещества, а число Авогадро является его оборотной величиной.
Для наглядности возьмем какой-либо пример. Как понятно из определения атомной единицы массы, 1 а.е.м. соответствует одной двенадцатой от массы 1-го атома углерода 12С и составляет 1.66053878•10^(−24) грамма. Если помножить 1 а.е.м. на константу Авогадро, то получится 1.000 г/моль. Сейчас возьмем какой-либо хим элемент, скажем, бериллий. Согласно таблице масса 1-го атома бериллия составляет 9.01 а.е.м. Посчитаем чему равен один моль атомов этого элемента:
6.02 х 10^23 моль-1 * 1.66053878х10^(−24) гр * 9.01 = 9,01 гр/моль.
Таким макаром, выходит, что молярная масса численно совпадает с атомной.
Неизменная Авогадро была специально выбрана так, чтоб молярная масса соответствовала атомной или безразмерной величине – относительной молекулярной (атомной) массе. Можно сказать, что число Авогадро должно собственному возникновению, с одной стороны, атомной единице массы, а с другой – принятой единице для сопоставления массы – грамму.