Avogadro skaitļa kalkulators

Ievads

Avogadro skaitlis, pazīstams arī kā Avogadro konstante, ir pamatjēdziens ķīmijā. Tas pārstāv daļiņu (parasti atomu vai molekulu) skaitu vienā mola vielas. Šis kalkulators palīdz jums atrast molekulu skaitu molā, izmantojot Avogadro skaitli.

Kā izmantot šo kalkulatoru

1. Ievadiet vielas molu skaitu.
2. Kalkulators aprēķinās molekulu skaitu.
3. Pēc izvēles varat ievadīt vielas nosaukumu atsaucei.
4. Rezultāts tiks parādīts nekavējoties.

Formula

Attiecība starp moliem un molekulām ir dota ar:

$N = n \times N_A$

Kur:

• $N$ ir molekulu skaits
• $n$ ir molu skaits
• $N_A$ ir Avogadro skaitlis (precīzi 6.02214076 × 10²³ mol⁻¹)

Aprēķins

Kalkulators veic šādu aprēķinu:

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

Šis aprēķins tiek veikts, izmantojot augstas precizitātes peldošā punkta aritmētiku, lai nodrošinātu precizitāti plašā ievades vērtību diapazonā.

Piemēra aprēķins

1 mola vielas gadījumā:

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

Malu gadījumi

• Ļoti mazu molu skaitu (piemēram, 1e-23 mol) rezultāts būs daļskaitļa molekulu skaits.
• Ļoti lielu molu skaitu (piemēram, 1e23 mol) rezultāts būs ārkārtīgi liels molekulu skaits.
• Kalkulators apstrādā šos malu gadījumus, izmantojot atbilstošas skaitliskās reprezentācijas un noapaļošanas metodes.

Vienības un precizitāte

• Molu skaits parasti tiek izteikts kā decimālais skaitlis.
• Molekulu skaits parasti tiek izteikts zinātniskajā notācijā, ņemot vērā iesaistītos lielos skaitļus.
• Aprēķini tiek veikti ar augstu precizitāti, taču rezultāti tiek noapaļoti, lai tos parādītu.

Lietošanas gadījumi

Avogadro skaitļa kalkulators ir noderīgs dažādās ķīmijas un saistītajās jomās:

1. Ķīmiskās reakcijas: palīdz noteikt molekulu skaitu, kas iesaistītas reakcijā, ja ir zināms molu skaits.

2. Stohiometrija: palīdz aprēķināt reaģentu vai produktu molekulu skaitu ķīmiskajās vienādojumos.

3. Gāzu likumi: noder, lai noteiktu gāzes molekulu skaitu dotajā molu skaitā noteiktos apstākļos.

4. Šķīdumu ķīmija: palīdz aprēķināt šķīdinātāja molekulu skaitu šķīdumā ar zināmu molaritāti.

5. Biochemija: noder, lai noteiktu molekulu skaitu bioloģiskajos paraugos, piemēram, olbaltumvielās vai DNS.

Alternatīvas

Lai gan šis kalkulators koncentrējas uz molu pārvēršanu molekulās, izmantojot Avogadro skaitli, ir saistīti jēdzieni un aprēķini:

1. Molu masa: tiek izmantota, lai pārvērstu starp masu un molu skaitu, ko var pēc tam pārvērst molekulās.

2. Molaritāte: pārstāv šķīduma koncentrāciju molos uz litru, ko var izmantot, lai noteiktu molekulu skaitu noteiktā šķīduma tilpumā.

3. Molu frakcija: pārstāv komponentes molu attiecību pret kopējo molu skaitu maisījumā, ko var izmantot, lai atrastu katra komponenta molekulu skaitu.

Vēsture

Avogadro skaitlis ir nosaukts pēc itāļu zinātnieka Amedeo Avogadro (1776-1856), lai gan viņš faktiski nenoteica šīs konstantes vērtību. Avogadro 1811. gadā ierosināja, ka vienādi gāzes tilpumi pie vienāda temperatūras un spiediena satur vienādu molekulu skaitu, neatkarīgi no to ķīmiskās dabas un fiziskajām īpašībām. Tas kļuva pazīstams kā Avogadro likums.

Avogadro skaitļa jēdziens radās no Johann Josef Loschmidt darba, kurš 1865. gadā veica pirmo novērtējumu par molekulu skaitu dotajā gāzes tilpumā. Tomēr termins "Avogadro skaitlis" pirmo reizi tika lietots Žanam Perrin 1909. gadā viņa darbā par Brauna kustību.

Perrina eksperimentālais darbs nodrošināja pirmo uzticamo Avogadro skaitļa mērījumu. Viņš izmantoja vairākas neatkarīgas metodes, lai noteiktu vērtību, kas noveda pie viņa Nobela prēmijas fizikā 1926. gadā "par darbu par vielas nepārtrauktu struktūru."

Gadu gaitā Avogadro skaitļa mērījums kļuva arvien precīzāks. 2019. gadā, kā daļa no SI pamatvienību pārdefinēšanas, Avogadro konstante tika definēta kā precīzi 6.02214076 × 10²³ mol⁻¹, efektīvi nostiprinot tās vērtību visiem turpmākajiem aprēķiniem.

Piemēri

Šeit ir koda piemēri, lai aprēķinātu molekulu skaitu no moliem, izmantojot Avogadro skaitli:

' Excel VBA funkcija moliem uz molekulām
Function MolesToMolecules(moles As Double) As Double
    MolesToMolecules = moles * 6.02214076E+23
End Function

' Lietošana:
' =MolesToMolecules(1)

import decimal

## Iestatīt precizitāti decimāla aprēķiniem
decimal.getcontext().prec = 15

AVOGADRO = decimal.Decimal('6.02214076e23')

def moles_to_molecules(moles):
    return moles * AVOGADRO

## Piemēra lietošana:
print(f"1 mole = {moles_to_molecules(1):.6e} molekulas")

const AVOGADRO = 6.02214076e23;

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

// Piemēra lietošana:
console.log(`1 mole = ${molesToMolecules(1).toExponential(6)} molekulas`);

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 mole = %.6e molekulas%n", molesToMolecules(1));
    }
}

Vizualizācija

Šeit ir vienkārša vizualizācija, lai palīdzētu saprast Avogadro skaitļa jēdzienu:

Šī diagramma attēlo mola vielu, kas satur Avogadro skaitļa molekulas. Katrs zils aplis pārstāv lielu molekulu skaitu, jo ir neiespējami parādīt 6.02214076 × 10²³ atsevišķas daļiņas vienā attēlā.

Atsauces

1. IUPAC. Ķīmisko terminoloģiju apkopojums, 2. izdevums (t.s. "Zelta grāmata"). Apkopoja A. D. McNaught un A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oksforda (1997).
2. Mohr, P.J.; Newell, D.B.; Taylor, B.N. (2016). "CODATA ieteiktās fundamentālo fizisko konstantes vērtības: 2014". Rev. Mod. Phys. 88 (3): 035009.
3. Avogadro skaitlis un mols. Chemistry LibreTexts.
4. Jaunā SI: 26. Vispārējā sēde par svaru un mēriem (CGPM). Starptautiskā svaru un mēru birojs (BIPM).
5. Perrin, J. (1909). "Brauna kustība un molekulārā realitāte". Annales de Chimie et de Physique. 8. sērija. 18: 1–114.