Avogadrova Kalkulator

Uvod

Avogadrova brojka, poznata i kao Avogadrova konstanta, je temeljni koncept u kemiji. Ona predstavlja broj čestica (obično atoma ili molekula) u jednom molu tvari. Ovaj kalkulator pomaže vam da pronađete broj molekula u molu koristeći Avogadrovu brojku.

Kako koristiti ovaj kalkulator

1. Unesite broj molova tvari.
2. Kalkulator će izračunati broj molekula.
3. Opcionalno, možete unijeti naziv tvari za referencu.
4. Rezultat će biti prikazan odmah.

Formula

Odnos između molova i molekula dan je formulom:

$N = n \times N_A$

Gdje:

• $N$ je broj molekula
• $n$ je broj molova
• $N_A$ je Avogadrova brojka (točno 6.02214076 × 10²³ mol⁻¹)

Izračun

Kalkulator izvodi sljedeći izračun:

$N = n \times 6.02214076 \times 10^{23}$

Ovaj izračun se izvodi koristeći aritmetiku s visokom preciznošću kako bi se osigurala točnost u širokom rasponu ulaznih vrijednosti.

Primjer izračuna

Za 1 mol tvari:

$N = 1 \times 6.02214076 \times 10^{23} = 6.02214076 \times 10^{23}$ molekula

Rubni slučajevi

• Za vrlo male brojeve molova (npr. 1e-23 mol), rezultat će biti frakcijski broj molekula.
• Za vrlo velike brojeve molova (npr. 1e23 mol), rezultat će biti izuzetno veliki broj molekula.
• Kalkulator obrađuje ove rubne slučajeve koristeći odgovarajuće numeričke prikaze i metode zaokruživanja.

Jedinice i preciznost

• Broj molova obično se izražava kao decimalni broj.
• Broj molekula obično se izražava u znanstvenoj notaciji zbog velikih brojeva koji su uključeni.
• Izračuni se izvode s visokom preciznošću, ali su rezultati zaokruženi za potrebe prikaza.

Primjene

Avogadrova kalkulator ima razne primjene u kemiji i srodnim poljima:

1. Kemijske reakcije: Pomaže u određivanju broja molekula uključenih u reakciju kada su poznati brojevi molova.

2. Stohimetrija: Pomaže u izračunavanju broja molekula reagensa ili proizvoda u kemijskim jednadžbama.

3. Zakoni plinova: Korisno za određivanje broja molekula plina u danom broju molova pod specifičnim uvjetima.

4. Kemija otopina: Pomaže u izračunavanju broja molekula otopljenika u otopini poznate molarnosti.

5. Biokemija: Korisno za određivanje broja molekula u biološkim uzorcima, kao što su proteini ili DNA.

Alternativne opcije

Dok se ovaj kalkulator fokusira na pretvaranje molova u molekule koristeći Avogadrovu brojku, postoje povezani koncepti i izračuni:

1. Molarna masa: Koristi se za pretvaranje između mase i broja molova, što se zatim može pretvoriti u molekule.

2. Molaritet: Predstavlja koncentraciju otopine u molovima po litri, što se može koristiti za određivanje broja molekula u volumenu otopine.

3. Molna frakcija: Predstavlja omjer molova komponente u ukupnim molovima u smjesi, što se može koristiti za pronalaženje broja molekula svake komponente.

Povijest

Avogadrova brojka nazvana je po talijanskom znanstveniku Amedeu Avogadru (1776-1856), iako on zapravo nije odredio vrijednost ove konstante. Avogadro je 1811. godine predložio da jednake volumene plinova pri istoj temperaturi i tlaku sadrže isti broj molekula, bez obzira na njihovu kemijsku prirodu i fizičke osobine. Ovo je postalo poznato kao Avogadrov zakon.

Koncept Avogadrove brojke proizašao je iz rada Johann Josefa Loschmidta, koji je 1865. godine napravio prvo procjenjivanje broja molekula u danom volumenu plina. Međutim, termin "Avogadrova brojka" prvi put je upotrijebio Jean Perrin 1909. godine tijekom svog rada na Brownovom kretanju.

Perrinov eksperimentalni rad pružio je prvo pouzdano mjerenje Avogadrove brojke. Koristio je nekoliko neovisnih metoda za određivanje vrijednosti, što je dovelo do njegove Nobelove nagrade za fiziku 1926. godine "za njegov rad na diskontinuiranoj strukturi materije."

Tijekom godina, mjerenje Avogadrove brojke postalo je sve preciznije. Godine 2019., kao dio redefinicije SI osnovnih jedinica, Avogadrova konstanta definirana je kao točno 6.02214076 × 10²³ mol⁻¹, čime je njezina vrijednost fiksirana za sve buduće izračune.

Primjeri

Evo primjera koda za izračunavanje broja molekula iz molova koristeći Avogadrovu brojku:

' Excel VBA funkcija za molove u molekule
Function MolesToMolecules(moles As Double) As Double
    MolesToMolecules = moles * 6.02214076E+23
End Function

' Upotreba:
' =MolesToMolecules(1)

import decimal

## Postavljanje preciznosti za decimalne izračune
decimal.getcontext().prec = 15

AVOGADRO = decimal.Decimal('6.02214076e23')

def moles_to_molecules(moles):
    return moles * AVOGADRO

## Primjer upotrebe:
print(f"1 mol = {moles_to_molecules(1):.6e} molekula")

const AVOGADRO = 6.02214076e23;

function molesToMolecules(moles) {
    return moles * AVOGADRO;
}

// Primjer upotrebe:
console.log(`1 mol = ${molesToMolecules(1).toExponential(6)} molekula`);

public class AvogadroCalculator {
    private static final double AVOGADRO = 6.02214076e23;

    public static double molesToMolecules(double moles) {
        return moles * AVOGADRO;
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.printf("1 mol = %.6e molekula%n", molesToMolecules(1));
    }
}

Vizualizacija

Evo jednostavne vizualizacije koja pomaže u razumijevanju koncepta Avogadrove brojke:

Ova dijagram prikazuje mol tvari, koji sadrži Avogadrovu brojku molekula. Sveta plava krug predstavlja veliki broj molekula, jer je nemoguće prikazati 6.02214076 × 10²³ pojedinačnih čestica u jednoj slici.

Reference

1. IUPAC. Kompendij kemijske terminologije, 2. izd. (zlatna knjiga). Sastavio A. D. McNaught i A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997).
2. Mohr, P.J.; Newell, D.B.; Taylor, B.N. (2016). "CODATA Preporučene vrijednosti osnovnih fizičkih konstanti: 2014". Rev. Mod. Phys. 88 (3): 035009.
3. Avogadrova brojka i mol. Chemistry LibreTexts.
4. Novi SI: 26. Generalna konferencija o mjerilima i težinama (CGPM). Međunarodni ured za mjere i težine (BIPM).
5. Perrin, J. (1909). "Brownovo kretanje i molekularna stvarnost". Annales de Chimie et de Physique. 8. serija. 18: 1–114.