Avogadro-szám kalkulátor

Bevezetés

Az Avogadro-szám, más néven Avogadro-állandó, alapvető fogalom a kémiában. Ez a mennyiség a részecskék (általában atomok vagy molekulák) számát jelenti egy anyag egy moljában. Ez a kalkulátor segít meghatározni a molekulák számát egy molban az Avogadro-szám segítségével.

Használati útmutató

1. Írd be egy anyag moljainak számát.
2. A kalkulátor kiszámítja a molekulák számát.
3. Opcionálisan megadhatod az anyag nevét hivatkozásként.
4. Az eredmény azonnal megjelenik.

Képlet

A molok és molekulák közötti kapcsolat a következőképpen adható meg:

$N = n \times N_A$

Ahol:

• $N$ a molekulák száma
• $n$ a molok száma
• $N_A$ az Avogadro-szám (pontosan 6.02214076 × 10²³ mol⁻¹)

Számítás

A kalkulátor a következő számítást végzi el:

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

Ez a számítás nagy pontosságú lebegőpontos aritmetikával történik, hogy biztosítsa a pontosságot széles bemeneti értéktartományban.

Példa számítás

1 mol anyag esetén:

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

Szélsőséges esetek

• Nagyon kis molszámok esetén (pl. 1e-23 mol) az eredmény törtszámú molekulák lesznek.
• Nagyon nagy molszámok esetén (pl. 1e23 mol) az eredmény rendkívül nagy molekulák száma lesz.
• A kalkulátor kezeli ezeket a szélsőséges eseteket megfelelő numerikus reprezentációkkal és kerekítési módszerekkel.

Egységek és pontosság

• A molok száma általában tizedes számként van kifejezve.
• A molekulák száma általában tudományos jelölésben van kifejezve a nagy számok miatt.
• A számítások nagy pontossággal történnek, de az eredmények kerekítve jelennek meg.

Felhasználási esetek

Az Avogadro-szám kalkulátor különböző alkalmazásokkal rendelkezik a kémiában és a kapcsolódó területeken:

1. Kémiai reakciók: Segít meghatározni a reakcióban részt vevő molekulák számát, ha meg van adva a molok száma.

2. Sztöchiometria: Segít kiszámítani a reaktánsok vagy termékek molekuláinak számát kémiai egyenletekben.

3. Gáz törvények: Hasznos a gázmolekulák számának meghatározásában egy adott molszám mellett, specifikus körülmények között.

4. Oldat kémia: Segít kiszámítani az oldott molekulák számát egy ismert molaritású oldatban.

5. Biokémia: Hasznos a molekulák számának meghatározásában biológiai mintákban, például fehérjékben vagy DNS-ben.

Alternatívák

Míg ez a kalkulátor az Avogadro-szám segítségével a molok molekulákra történő átváltására összpontosít, vannak kapcsolódó fogalmak és számítások:

1. Moláris tömeg: Használható a tömeg és a molok közötti átváltásra, ami molekulákra is átváltható.

2. Molalitás: Az oldat koncentrációját jelenti mol/literben, ami felhasználható a molekulák számának meghatározására egy adott térfogatú oldatban.

3. Molfrakció: A komponens moljainak arányát jelenti a keverék összes moljához képest, ami felhasználható az egyes komponensek molekuláinak számának meghatározására.

Történelem

Az Avogadro-számot Amedeo Avogadro (1776-1856) olasz tudósról nevezték el, bár ő nem határozta meg ennek az állandónak az értékét. Avogadro 1811-ben azt javasolta, hogy az azonos hőmérsékleten és nyomáson lévő gázok azonos térfogatában ugyanannyi molekula található, függetlenül azok kémiai természetétől és fizikai tulajdonságaitól. Ezt Avogadro törvényének nevezték el.

Az Avogadro-szám fogalma Johann Josef Loschmidt munkájából származik, aki 1865-ben készítette el az első becslést a molekulák számáról egy adott gáz térfogatában. Azonban az "Avogadro-szám" kifejezést először Jean Perrin használta 1909-ben a Brown-mozgásról végzett munkája során.

Perrin kísérleti munkája biztosította az Avogadro-szám első megbízható mérését. Számos független módszert használt az érték meghatározására, ami a fizikai Nobel-díját eredményezte 1926-ban "az anyag diszkontinuus szerkezetével kapcsolatos munkájáért".

Az évek során az Avogadro-szám mérése egyre pontosabbá vált. 2019-ben, a SI alapegységek újradefiniálása részeként, az Avogadro-állandót pontosan 6.02214076 × 10²³ mol⁻¹-ként definiálták, ezzel rögzítve annak értékét minden jövőbeli számításhoz.

Példák

Íme néhány kód példa a molekulák számának kiszámítására molokból az Avogadro-szám segítségével:

' Excel VBA függvény molok molekulákra
Function MolesToMolecules(moles As Double) As Double
    MolesToMolecules = moles * 6.02214076E+23
End Function

' Használat:
' =MolesToMolecules(1)

import decimal

## Állítsd be a pontosságot a tizedes számításokhoz
decimal.getcontext().prec = 15

AVOGADRO = decimal.Decimal('6.02214076e23')

def moles_to_molecules(moles):
    return moles * AVOGADRO

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

const AVOGADRO = 6.02214076e23;

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

// Példa használat:
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));
    }
}

Vizualizáció

Íme egy egyszerű vizualizáció, amely segít megérteni az Avogadro-szám fogalmát:

Ez a diagram egy mol anyagot képvisel, amely tartalmazza az Avogadro-szám molekuláit. Minden kék kör egy nagy számú molekulát képvisel, mivel lehetetlen megjeleníteni 6.02214076 × 10²³ egyedi részecskét egyetlen képen.

Hivatkozások

1. IUPAC. Kémiai Terminológia Kompendium, 2. kiadás (a "Gold Book"). Összeállította A. D. McNaught és A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997).
2. Mohr, P.J.; Newell, D.B.; Taylor, B.N. (2016). "CODATA Ajánlott Értékek az Alapvető Fizikai Állandókhoz: 2014". Rev. Mod. Phys. 88 (3): 035009.
3. Avogadro-szám és a mol. Kémia LibreTexts.
4. Az új SI: A 26. Általános Konferencia a Mértékegységekről és Mértékekről (CGPM). Bureau International des Poids et Mesures (BIPM).
5. Perrin, J. (1909). "Brown-mozgás és molekuláris valóság". Annales de Chimie et de Physique. 8. sorozat. 18: 1–114.