Kalkulačka Avogadrovej čísla

Úvod

Avogadrovo číslo, známe aj ako Avogadrovu konštantu, je základný koncept v chémii. Predstavuje počet častíc (zvyčajne atómov alebo molekúl) v jednom mole látky. Táto kalkulačka vám pomôže zistiť počet molekúl v mole pomocou Avogadrovej čísla.

Ako používať túto kalkulačku

1. Zadajte počet molov látky.
2. Kalkulačka vypočíta počet molekúl.
3. Voliteľne môžete zadať názov látky pre referenciu.
4. Výsledok sa okamžite zobrazí.

Formula

Vzťah medzi molmi a molekulami je daný:

$N = n \times N_A$

Kde:

• $N$ je počet molekúl
• $n$ je počet molov
• $N_A$ je Avogadrovo číslo (presne 6.02214076 × 10²³ mol⁻¹)

Výpočet

Kalkulačka vykonáva nasledujúci výpočet:

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

Tento výpočet sa vykonáva pomocou aritmetiky s vysokou presnosťou, aby sa zabezpečila presnosť v širokom rozsahu vstupných hodnôt.

Príklad výpočtu

Pre 1 mol látky:

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

Okrajové prípady

• Pre veľmi malé počty molov (napr. 1e-23 mol) bude výsledok zlomkovým počtom molekúl.
• Pre veľmi veľké počty molov (napr. 1e23 mol) bude výsledok extrémne veľkým počtom molekúl.
• Kalkulačka sa zaoberá týmito okrajovými prípadmi pomocou vhodných numerických reprezentácií a metód zaokrúhľovania.

Jednotky a presnosť

• Počet molov sa zvyčajne vyjadruje ako desatinné číslo.
• Počet molekúl sa zvyčajne vyjadruje v vedeckej notácii kvôli veľkým číslam, ktoré sú zapojené.
• Výpočty sa vykonávajú s vysokou presnosťou, ale výsledky sú zaokrúhlené na účely zobrazenia.

Použitie

Kalkulačka Avogadrovej čísla má rôzne aplikácie v chémii a príbuzných oblastiach:

1. Chemické reakcie: Pomáha určiť počet molekúl zapojených do reakcie, keď sú dané počty molov.

2. Stechiometria: Pomáha pri výpočte počtu molekúl reaktantov alebo produktov v chemických rovniciach.

3. Plynové zákony: Užitečné pri určovaní počtu plynových molekúl v danom počte molov za špecifických podmienok.

4. Riešenie chémie: Pomáha pri výpočte počtu molekúl rozpustených látok v roztoku s známou molaritou.

5. Biochemia: Užitečné pri určovaní počtu molekúl v biologických vzorkách, ako sú proteíny alebo DNA.

Alternatívy

Zatiaľ čo táto kalkulačka sa zameriava na konverziu molov na molekuly pomocou Avogadrovej čísla, existujú aj súvisiace koncepty a výpočty:

1. Mólová hmotnosť: Používa sa na konverziu medzi hmotnosťou a počtom molov, ktoré môžu byť následne prevedené na molekuly.

2. Molarita: Predstavuje koncentráciu roztoku v moloch na liter, čo môže byť použité na určenie počtu molekúl v objeme roztoku.

3. Mólový zlomok: Predstavuje pomer molov zložky k celkovým molom v zmesi, čo môže byť použité na zistenie počtu molekúl každej zložky.

História

Avogadrovo číslo je pomenované po talianskom vedcovi Amedeo Avogadrovi (1776-1856), hoci on skutočne neurčil hodnotu tejto konštanty. Avogadro navrhol v roku 1811, že rovnaké objemy plynov pri rovnakej teplote a tlaku obsahujú rovnaký počet molekúl, bez ohľadu na ich chemickú povahu a fyzikálne vlastnosti. To sa stalo známe ako Avogadrova zákon.

Koncept Avogadrovej čísla vznikol z práce Johann Josefa Loschmidta, ktorý v roku 1865 vykonal prvý odhad počtu molekúl v danom objeme plynu. Avšak termín "Avogadrovo číslo" prvýkrát použil Jean Perrin v roku 1909 počas svojej práce na Brownovom pohybe.

Perrinova experimentálna práca poskytla prvé spoľahlivé meranie Avogadrovej čísla. Použil niekoľko nezávislých metód na určenie hodnoty, čo mu viedlo k Nobelovej cene za fyziku v roku 1926 "za jeho prácu na nespojitých štruktúrach hmoty."

V priebehu rokov sa meranie Avogadrovej čísla stalo čoraz presnejším. V roku 2019, ako súčasť redefinície základných jednotiek SI, bola Avogadrova konštanta definovaná presne na 6.02214076 × 10²³ mol⁻¹, čím sa efektívne stanovila jej hodnota pre všetky budúce výpočty.

Príklady

Tu sú kódové príklady na výpočet počtu molekúl z molov pomocou Avogadrovej čísla:

' Excel VBA funkcia pre Moly na Molekuly
Function MolesToMolecules(moles As Double) As Double
    MolesToMolecules = moles * 6.02214076E+23
End Function

' Použitie:
' =MolesToMolecules(1)

import decimal

## Nastavte presnosť pre desatinné výpočty
decimal.getcontext().prec = 15

AVOGADRO = decimal.Decimal('6.02214076e23')

def moles_to_molecules(moles):
    return moles * AVOGADRO

## Príklad použitia:
print(f"1 mol = {moles_to_molecules(1):.6e} molekúl")

const AVOGADRO = 6.02214076e23;

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

// Príklad použitia:
console.log(`1 mol = ${molesToMolecules(1).toExponential(6)} molekúl`);

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 molekúl%n", molesToMolecules(1));
    }
}

Vizualizácia

Tu je jednoduchá vizualizácia, ktorá pomáha pochopiť koncept Avogadrovej čísla:

Tento diagram predstavuje mol látky, obsahujúci Avogadrovo číslo molekúl. Každý modrý kruh predstavuje veľký počet molekúl, pretože nie je možné zobraziť 6.02214076 × 10²³ jednotlivých častíc v jednom obrázku.

Odkazy

1. IUPAC. Kompendium chemickej terminológie, 2. vyd. (známe ako "Zlatá kniha"). Zostavil A. D. McNaught a A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997).
2. Mohr, P.J.; Newell, D.B.; Taylor, B.N. (2016). "Odporúčané hodnoty základných fyzikálnych konštánt: 2014". Rev. Mod. Phys. 88 (3): 035009.
3. Avogadrovo číslo a mol. Chemistry LibreTexts.
4. Nové SI: 26. generálna konferencia o váhach a mierach (CGPM). Bureau International des Poids et Mesures (BIPM).
5. Perrin, J. (1909). "Brownov pohyb a molekulárna realita". Annales de Chimie et de Physique. 8. séria. 18: 1–114.