- Sejarah
- Inspirasi Amedeo Avogadro
- Hipotesis molekuler
- Lima puluh tahun kemudian
- Kelahiran istilah
- Terdiri dari apa dan unit
- Atom-gram dan molekul-gram
- Massa molar dan tahi lalat
- Bagaimana bilangan Avogadro dihitung
- Metode pengukuran yang lebih akurat
- Aplikasi
- Latihan terselesaikan
- Latihan 1
- Latihan 2
- Referensi
The nomor Avogadro adalah salah satu yang menunjukkan berapa banyak partikel terdiri dari satu mol materi. Biasanya ditetapkan dengan simbol N A atau L, dan memiliki besaran luar biasa: 6.02 · 10 23 , ditulis dalam notasi ilmiah; jika tidak digunakan, maka harus ditulis secara lengkap: 602000000000000000000000.
Untuk menghindari dan memfasilitasi penggunaannya, akan lebih mudah untuk merujuk ke nomor Avogadro yang menyebutnya mole; ini adalah nama yang diberikan untuk unit yang sesuai dengan jumlah partikel tersebut (atom, proton, neutron, elektron, dll.). Jadi, jika selusin sama dengan 12 satuan, satu mol mencakup satuan N A , menyederhanakan perhitungan stoikiometri.
Bilangan Avogadro ditulis dalam notasi ilmiah. Sumber: PRHaney
Secara matematis, bilangan Avogadro mungkin bukan yang terbesar dari semuanya; tetapi di luar ranah sains, menggunakannya untuk menunjukkan jumlah objek apa pun akan melebihi batas imajinasi manusia.
Misalnya, satu mol pensil membutuhkan pembuatan 6,02 · 10 23 unit, meninggalkan bumi tanpa paru-paru tumbuhannya dalam prosesnya. Seperti contoh hipotetis ini, banyak contoh lainnya berlimpah, yang memungkinkan sekilas kemegahan dan penerapan angka ini untuk besaran astronomi.
Jika N A dan tahi lalat mengacu pada sesuatu yang jumlahnya selangit, seberapa bergunakah dalam sains? Seperti yang dikatakan di awal: mereka memungkinkan Anda untuk "menghitung" partikel yang sangat kecil, yang jumlahnya sangat besar bahkan dalam jumlah materi yang dapat diabaikan.
Tetesan cairan terkecil mengandung milyaran partikel, serta kuantitas paling konyol dari zat padat tertentu yang dapat ditimbang dengan timbangan apa pun.
Tidak menggunakan notasi ilmiah, tahi lalat datang dalam dukungan, yang menunjukkan berapa banyak, lebih atau kurang, itu adalah zat atau senyawa ke N A . Misalnya, 1 g perak sama dengan sekitar 9 · 10 -3 mol; dengan kata lain, hampir seperseratus N A (sekitar 5,6 · 10 21 atom Ag) “menghuni” gram itu .
Sejarah
Inspirasi Amedeo Avogadro
Beberapa orang percaya bahwa bilangan Avogadro adalah konstanta yang ditentukan oleh Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro dari Quaregna dan Cerreto, lebih dikenal sebagai Amedeo Avogadro; Namun, ini ilmuwan-pengacara, yang ditujukan untuk mempelajari sifat-sifat gas, dan terinspirasi oleh karya Dalton dan Gay-Lussac tidak yang memperkenalkan N A .
Dari Dalton, Amadeo Avogadro mempelajari bahwa massa gas bergabung atau bereaksi dalam proporsi konstan. Misalnya, massa hidrogen bereaksi sepenuhnya dengan massa oksigen delapan kali lebih besar; ketika proporsi ini tidak terpenuhi, salah satu dari dua gas tetap berlebih.
Dari Gay-Lussac, di sisi lain, dia mengetahui bahwa volume gas bereaksi dalam hubungan tetap. Jadi, dua volume hidrogen bereaksi dengan satu oksigen untuk menghasilkan dua volume air (dalam bentuk uap, mengingat suhu tinggi yang dihasilkan).
Hipotesis molekuler
Pada tahun 1811 Avogadro memadatkan idenya untuk merumuskan hipotesis molekulernya, di mana dia menjelaskan bahwa jarak yang memisahkan molekul gas adalah konstan selama tekanan dan suhu tidak berubah. Jarak ini, kemudian, menentukan volume yang dapat ditempati gas dalam wadah dengan penghalang yang dapat diperluas (balon, misalnya).
Jadi, jika diberi massa gas A, m A , dan massa gas B, m B , m A, dan m B akan memiliki volume yang sama pada kondisi normal (T = 0ºC, dan P = 1 atm) jika kedua gas ideal memiliki jumlah molekul yang sama; ini adalah hipotesis, hukum saat ini, dari Avogadro.
Dari pengamatannya ia juga menyimpulkan bahwa hubungan antara massa jenis gas, lagi-lagi A dan B, adalah sama dengan massa molekul relatifnya (ρ A / ρ B = M A / M B ).
Keberhasilan terbesarnya adalah memperkenalkan istilah 'molekul' seperti yang dikenal saat ini. Avogadro memperlakukan hidrogen, oksigen, dan air sebagai molekul dan bukan sebagai atom.
Lima puluh tahun kemudian
Gagasan tentang molekul diatomiknya mendapat perlawanan kuat di kalangan ahli kimia pada abad ke-19. Meskipun Amadeo Avogadro mengajar fisika di Universitas Turin, karyanya tidak diterima dengan baik dan, di bawah bayang-bayang eksperimen dan pengamatan oleh ahli kimia yang lebih terkenal, hipotesisnya terkubur selama lima puluh tahun.
Bahkan kontribusi ilmuwan terkenal André Ampere, yang mendukung hipotesis Avogadro, tidak cukup bagi ahli kimia untuk mempertimbangkannya secara serius.
Baru pada Kongres Karlsruhe, Jerman pada tahun 1860, ahli kimia muda Italia, Stanislao Cannizzaro, menyelamatkan karya Avogadro sebagai tanggapan atas kekacauan karena kurangnya massa atom dan persamaan kimia yang dapat diandalkan dan solid.
Kelahiran istilah
Apa yang dikenal sebagai 'bilangan Avogadro' diperkenalkan oleh fisikawan Prancis Jean Baptiste Perrin, hampir seratus tahun kemudian. Dia menentukan perkiraan N A melalui berbagai metode dari karyanya tentang gerak Brown.
Terdiri dari apa dan unit
Atom-gram dan molekul-gram
Bilangan Avogadro dan tahi lalat berhubungan; namun, yang kedua sudah ada sebelum yang pertama.
Mengetahui massa relatif atom, satuan massa atom (amu) dimasukkan sebagai seperduabelas atom isotop karbon 12; kira-kira massa proton atau neutron. Dengan cara ini, karbon diketahui dua belas kali lebih berat dari hidrogen; Artinya, 12 C beratnya 12u, dan 1 H beratnya 1 u.
Namun, berapa banyak massa yang benar-benar setara dengan satu amu? Juga, bagaimana mungkin mengukur massa partikel sekecil itu? Kemudian muncul ide tentang gram-atom dan gram-molekul, yang kemudian digantikan oleh mol. Satuan ini dengan mudah menghubungkan gram dengan amu sebagai berikut:
12 g 12 C = N ma
Sejumlah atom 12 C N , dikalikan dengan massa atomnya, memberikan nilai yang identik secara numerik dengan massa atom relatif (12 amu). Oleh karena itu, 12 g dari 12 C sama dengan satu gram atom; 16 g 16 O, untuk satu gram atom oksigen; 16 g CH 4 , satu gram molekul untuk metana, dan seterusnya dengan unsur atau senyawa lain.
Massa molar dan tahi lalat
Gram-atom dan gram-molekul, bukan unit, terdiri dari massa molar atom dan molekul.
Jadi, definisi mol menjadi: satuan yang ditentukan untuk jumlah atom yang ada dalam 12 g karbon murni 12 (atau 0,012 Kg). Dan sementara itu, ia menjadi dinotasikan N N A .
Jadi, bilangan Avogadro secara formal terdiri dari jumlah atom yang menyusun 12 g karbon 12; dan satuannya adalah mol dan turunannya (kmol, mmol, lb-mol, dll.).
Massa molar adalah massa molekul (atau atom) yang dinyatakan sebagai fungsi mol.
Misalnya, massa molar O 2 adalah 32 g / mol; artinya, satu mol molekul oksigen bermassa 32 g, dan molekul O 2 bermassa 32 u. Demikian pula, massa molar H adalah 1g / mol: satu mol atom H memiliki massa 1 g, dan satu atom H memiliki massa atom 1 u.
Bagaimana bilangan Avogadro dihitung
Berapa tahi lalat? Berapakah nilai N A sehingga massa atom dan molekul memiliki nilai numerik yang sama dengan massa molar? Untuk mengetahuinya, persamaan berikut harus diselesaikan:
12 g 12 C = N A ma
Tapi ma jam 12 pagi.
12 g 12 C = N A 12uma
Jika Anda tahu berapa nilai sebuah amu (1.667 10 -24 g), Anda bisa langsung menghitung N A :
N A = (12g / 2 · 10 -23 g)
= 5.998 10 23 atom dari 12 C
Apakah angka ini identik dengan yang disajikan di awal artikel? No Sementara desimal bermain melawan, ada yang banyak perhitungan yang lebih akurat untuk menentukan N A .
Metode pengukuran yang lebih akurat
Jika Anda sudah mengetahui definisi mol, terutama satu mol elektron dan muatan listrik yang dibawanya (kira-kira 96.500 C / mol), mengetahui muatan satu elektron (1.602 × 10 −19 C), Anda bisa hitung N A juga dengan cara ini:
N A = (96500 C / 1,602 × 10 −19 C)
= 6.0237203 10 23 elektron
Nilai ini terlihat lebih baik.
Cara lain untuk menghitungnya terdiri dari teknik kristalografi sinar-X, dengan menggunakan bola silikon ultra-murni 1 kg.Untuk ini digunakan rumus:
N A = n (V u / V m )
Di mana n adalah jumlah atom yang ada dalam sel satuan kristal silikon (n = 8), dan V u dan V m masing-masing adalah volume satuan dan sel molar. Mengetahui variabel untuk kristal silikon, bilangan Avogadro dapat dihitung dengan metode ini.
Aplikasi
Bilangan Avogadro pada dasarnya memungkinkan untuk mengekspresikan jumlah partikel elementer yang sangat besar dalam gram sederhana, yang dapat diukur pada neraca analitis atau dasar. Tidak hanya ini: jika sebuah sifat atom dikalikan dengan N A , perwujudannya akan diperoleh pada skala makroskopis, terlihat di dunia dan dengan mata telanjang.
Oleh karena itu, dan dengan alasan yang bagus, angka ini dikatakan berfungsi sebagai jembatan antara mikroskopis dan makroskopis. Hal ini sering ditemukan terutama dalam fisikaokimia, ketika mencoba menghubungkan perilaku molekul atau ion dengan fase fisiknya (cair, gas atau padat).
Latihan terselesaikan
Perhitungan di bagian dua contoh latihan menggunakan N ditujukan ke . Kemudian kami akan melanjutkan untuk menyelesaikan dua lainnya.
Latihan 1
Berapa massa molekul H 2 O?
Jika massa molar diketahui 18 g / mol, maka satu mol molekul H 2 O memiliki massa 18 gram; tetapi pertanyaannya mengacu pada satu molekul saja. Untuk menghitung massanya, digunakan faktor konversi:
(18g / mol H 2 O) · (mol H 2 O / 6,02 · 10 23 molekul H 2 O) = 2,99 · 10 -23 g / molekul H 2 O
Artinya, molekul H 2 O memiliki massa 2,99 · 10 -23 g.
Latihan 2
Berapa atom logam dysprosium (Dy) yang mengandung sepotong logam yang massanya 26 g?
Massa atom disprosium adalah 162,5 u, sama dengan 162,5 g / mol menggunakan bilangan Avogadro. Sekali lagi, kami melanjutkan dengan faktor konversi:
(26 g) · (mol Dy / 162.5g) · (6.02 · 10 23 atom Dy / mol Dy) = 9.63 · 10 22 atom Dy
Nilai ini 0,16 kali lebih kecil dari N A (9,63 · 10 22 / 6,02 · 10 23 ), dan oleh karena itu, potongan tersebut memiliki 0,16 mol disprosium (dapat juga dihitung dengan 26/162 , 5).
Referensi
- Wikipedia. (2019). Konstanta Avogadro. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
- Atteberry Jonathan. (2019). Berapakah nomor Avogadro? HowStuffWorks. Diperoleh dari: science.howstuffworks.com
- Ryan Benoit, Michael Thai, Charlie Wang, dan Jacob Gomez. (02 Mei 2019). Konstanta Mole dan Avogadro. Kimia LibreTexts. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
- Hari Mole. (sf). Sejarah Bilangan Avogadro: 6,02 dikali 10 pangkat 23 . Diperoleh dari: moleday.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (06 Januari 2019). Penentuan Eksperimental Bilangan Avogadro. Diperoleh dari: thinkco.com
- Tomás Germán. (sf). Nomor Avogadro. IES Domingo Miral. Diperoleh dari: iesdmjac.educa.aragon.es
- Joaquín San Frutos Fernández. (sf). Konsep bilangan dan mol Avogadro. Diperoleh dari: encina.pntic.mec.es
- Bernardo Herradón. (3 September 2010). Kongres Karlsruhe: 150 tahun. Diperoleh dari: madrimasd.org
- George M. Bodner. (16 Februari 2004). Bagaimana Bilangan Avogadro Ditentukan? Scientific American. Diperoleh dari: scientificamerican.com