Число Авогадро — одна из фундаментальных постоянных в химии, которая определяет количество структурных единиц в одном моле любого вещества, будь то твердое тело или газ. Это число неизменно, и в любых химических расчетах принимает однозначную величину, поэтому наш калькулятор предлагает только один из способов определения числа Авогадро.
Из истории вопроса
Несмотря на то, что константа носит имя Амадео Авогадро, итальянский ученый не имел представления о размере этой величины: он знал только то, что это число невероятно большое. Такой вывод он сделал исходя из предположения, согласно которому в равных объемах газов содержится одно и то же число атомов или молекул. Данная гипотеза значительно упрощала анализ возникновения химических соединений и определяла разницу между атомами и молекулами.
В свое время данная гипотеза не получила признания научного сообщества, но позднее, когда завеса тайны над строением вещества была приоткрыта, гипотеза Авогадро стала фундаментальной. Кроме того, позднее было доказано, что предположение итальянского химика вытекает из кинетической теории газов: один моль любого газообразного вещества в нормальных условиях занимает всегда один и тот же объем, равный 22,4 литра.
Первая попытка подсчитать число структурных единиц в одном моле вещества была предпринята только через 60 лет после публикации гипотезы Авогадро: австрийский физик Иоганн Лошмидт сделал приблизительную оценку количества молекул, которые содержатся в одном кубическом сантиметре воздуха. Первая попытка оказалась неточной, так как истинное значение числа было в 15 раз больше полученного Лошмидтом.
Еще через 8 лет британский физик Джеймс Максвелл получил более близкое значение данной величины. С развитием техники было определено достаточно точное число молекул, которое содержится в кубическом сантиметре воздуха, и оно легко переводится в число Авогадро. Первым, приблизившимся к достаточной точности расчетов, стал Жан-Батист Перрен, который проводил измерения движения частиц смолы в воде. Интерпретация этих измерений позволила Перрену подобраться к заветному числу максимально близко: в его расчетах число было равно Nа = 6,8 × 1023 моль(-1).
Количество вещества
После Перрена число Авогадро вычисляли дюжиной самых разных способов, и всегда результирующие значения с заданной точностью стремились к определенному числу. По закону Фарадея эквивалент электричества всегда имеет соответствующий эквивалент вещества, из чего закономерно вытекает вывод, что грамм-эквивалент, грамм-моль и грамм-атом содержат одно и то же число структурных единиц, равное числу Авогадро. На этом основании было создано понятие моля — количества любого химического вещества, которое содержит число Авогадро атомов или молекул. А понятия грамм-молей и грамм-молекул было вытеснено из современной химии.
Значение числа Авогадро
Наиболее точное значение числа было получено в 2011 году. Ученые при помощи практически идеальных кремниевых сфер смогли определить число Авогадро, равное Nа = 6,02214078(18) × 1023 моль(-1). Определить это значение можно многими способами, включающими методы рентгеновского излучения или анализа цвета голубого неба. Одним из самых простых методов для расчета является способ, заложенный в программный код нашего калькулятора.
Наша программа позволяет вычислить фундаментальную константу при помощи простой формулы:
N = (K × M) / (R × V)
- где K — количество атомов в структурной единице кристалла;
- М — средняя атомная масса;
- R — плотность кристалла;
- V — объем кристалла.
Зная перечисленные переменные легко самостоятельно вычислить число Авогадро.
Заключение
Число Авогадро — фундаментное число в химии и физике, которое используется в очень многих научных расчетах. Наш калькулятор позволяет определить значение числа наиболее простым способом.