Калькулятор числа Авогадро

Вступ

Число Авогадро, також відоме як константа Авогадро, є основним поняттям у хімії. Воно представляє кількість частинок (зазвичай атомів або молекул) в одному молі речовини. Цей калькулятор допомагає вам знайти кількість молекул у молі, використовуючи число Авогадро.

Як користуватися цим калькулятором

1. Введіть кількість моль речовини.
2. Калькулятор обчислить кількість молекул.
3. За бажанням, ви можете ввести назву речовини для посилання.
4. Результат буде відображений миттєво.

Формула

Зв'язок між молями та молекулами задається формулою:

$N = n \times N_A$

Де:

• $N$ — кількість молекул
• $n$ — кількість моль
• $N_A$ — число Авогадро (точно 6.02214076 × 10²³ моль⁻¹)

Обчислення

Калькулятор виконує таке обчислення:

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

Це обчислення виконується з використанням високоточної арифметики з плаваючою комою, щоб забезпечити точність на широкому діапазоні вхідних значень.

Приклад обчислення

Для 1 моля речовини:

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

Країні випадки

• Для дуже малих чисел молей (наприклад, 1e-23 моль) результат буде дробовим числом молекул.
• Для дуже великих чисел молей (наприклад, 1e23 моль) результат буде надзвичайно великим числом молекул.
• Калькулятор обробляє ці крайні випадки, використовуючи відповідні числові представлення та методи округлення.

Одиниці та точність

• Кількість молей зазвичай виражається як десяткове число.
• Кількість молекул зазвичай виражається в науковій нотації через великі числа.
• Обчислення виконуються з високою точністю, але результати округлюються для відображення.

Варіанти використання

Калькулятор числа Авогадро має різні застосування в хімії та суміжних галузях:

1. Хімічні реакції: Допомагає визначити кількість молекул, що беруть участь у реакції, коли відома кількість молей.

2. Стехіометрія: Допомагає обчислити кількість молекул реагентів або продуктів у хімічних рівняннях.

3. Закони газів: Корисний для визначення кількості молекул газу в заданій кількості молей за певних умов.

4. Хімія розчинів: Допомагає обчислити кількість молекул розчинника в розчині з відомою молярністю.

5. Біохімія: Корисний для визначення кількості молекул у біологічних зразках, таких як білки або ДНК.

Альтернативи

Хоча цей калькулятор зосереджений на перетворенні молів у молекули за допомогою числа Авогадро, існують пов'язані концепції та обчислення:

1. Молярна маса: Використовується для перетворення між масою та кількістю молей, які потім можна перетворити в молекули.

2. Молярність: Представляє концентрацію розчину в молях на літр, що може бути використано для визначення кількості молекул у обсязі розчину.

3. Мольна частка: Представляє відношення молей компонента до загальної кількості молей у суміші, що може бути використано для знаходження кількості молекул кожного компонента.

Історія

Число Авогадро назване на честь італійського вченого Амедео Авогадро (1776-1856), хоча він не визначив фактичне значення цієї константи. Авогадро запропонував у 1811 році, що рівні обсяги газів при однаковій температурі та тиску містять однакову кількість молекул, незалежно від їх хімічної природи та фізичних властивостей. Це стало відомо як закон Авогадро.

Концепція числа Авогадро виникла з роботи Йоганна Йозефа Лошмідта, який зробив першу оцінку кількості молекул у заданому обсязі газу в 1865 році. Однак термін "число Авогадро" вперше був використаний Жаном Перріном у 1909 році під час його роботи над броунівським рухом.

Експериментальна робота Перріна надала перше надійне вимірювання числа Авогадро. Він використовував кілька незалежних методів для визначення значення, що призвело до його Нобелівської премії з фізики в 1926 році "за його роботу над дискретною структурою матерії".

Протягом років вимірювання числа Авогадро ставало все точнішим. У 2019 році, в рамках переформулювання базових одиниць SI, константа Авогадро була визначена як точно 6.02214076 × 10²³ моль⁻¹, фактично фіксуючи її значення для всіх майбутніх обчислень.

Приклади

Ось приклади коду для обчислення кількості молекул з молів, використовуючи число Авогадро:

' Excel VBA Функція для молів до молекул
Function MolesToMolecules(moles As Double) As Double
    MolesToMolecules = moles * 6.02214076E+23
End Function

' Використання:
' =MolesToMolecules(1)

import decimal

## Встановлення точності для обчислень з десятковими числами
decimal.getcontext().prec = 15

AVOGADRO = decimal.Decimal('6.02214076e23')

def moles_to_molecules(moles):
    return moles * AVOGADRO

## Приклад використання:
print(f"1 моль = {moles_to_molecules(1):.6e} молекул")

const AVOGADRO = 6.02214076e23;

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

// Приклад використання:
console.log(`1 моль = ${molesToMolecules(1).toExponential(6)} молекул`);

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 моль = %.6e молекул%n", molesToMolecules(1));
    }
}

Візуалізація

Ось проста візуалізація, щоб допомогти зрозуміти концепцію числа Авогадро:

Ця діаграма представляє моль речовини, що містить число Авогадро молекул. Кожне синє коло представляє велику кількість молекул, оскільки неможливо показати 6.02214076 × 10²³ окремих частинок в одному зображенні.

Посилання

1. IUPAC. Компендiум хімічної термінології, 2-е вид. (золота книга). Складено А. Д. МакНаутом та А. Вілкінсоном. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997).
2. Mohr, P.J.; Newell, D.B.; Taylor, B.N. (2016). "Рекомендовані значення основних фізичних констант CODATA: 2014". Rev. Mod. Phys. 88 (3): 035009.
3. Число Авогадро та моль. Chemistry LibreTexts.
4. Нова SI: 26-та Генеральна конференція з мір та ваг. Bureau International des Poids et Mesures (BIPM).
5. Перрін, Ж. (1909). "Броунівський рух і молекулярна реальність". Annales de Chimie et de Physique. 8-й серії. 18: 1–114.