Υπολογιστής Αριθμού Avogadro - Μετατροπέας Mol σε Μόρια

Τι είναι ο αριθμός του Avogadro;

Ο αριθμός του Avogadro είναι το πλήθος των σωματιδίων σε ένα mol μιας ουσίας: ακριβώς 6,02214076 × 10²³. Το mol είναι μονάδα που χρησιμοποιούν οι χημικοί για να μετρούν άτομα, μόρια ή ιόντα, όπως η «ντουζίνα» είναι μονάδα για την καταμέτρηση δώδεκα αντικειμένων. Η αριθμομηχανή αυτή μετατρέπει τα mol σε αριθμό μορίων και αντίστροφα, χρησιμοποιώντας αυτή τη σταθερά.

Τύπος για τον αριθμό του Avogadro

Ο αριθμός των μορίων ισούται με τον αριθμό των mol επί τη σταθερά του Avogadro:

$N = n \times N_A$

• Το $N$ είναι ο αριθμός των μορίων (ή των ατόμων, ιόντων ή άλλων σωματιδίων)
• Το $n$ είναι ο αριθμός των mol
• Το $N_A$ είναι η σταθερά του Avogadro, 6,02214076 × 10²³ ανά mol

Για την αντίστροφη μετατροπή, διαιρέστε τον αριθμό των μορίων με τη σταθερά:

$n = N \div N_A$

Από το 2019, η σταθερά του Avogadro έχει, εξ ορισμού, αυτήν ακριβώς την τιμή. Είναι μία από τις επτά καθοριστικές σταθερές του Διεθνούς Συστήματος Μονάδων (SI), επομένως δεν συνοδεύεται από αβεβαιότητα μέτρησης.

Πώς υπολογίζονται τα μόρια από τα mol

1. Πάρτε τον αριθμό των mol.
2. Πολλαπλασιάστε τον με 6,02214076 × 10²³.
3. Το αποτέλεσμα είναι ο αριθμός των μορίων.

Λυμένο παράδειγμα

Ξεκινήστε με 2 mol μιας ουσίας.

$N = 2 \times 6.02214076 \times 10^{23} = 1.204428152 \times 10^{24}$

Επομένως, 2 mol περιέχουν περίπου 1,204,428,152,000,000,000,000,000 μόρια, τα οποία συνήθως γράφονται ως 1,204428 × 10²⁴.

Πώς υπολογίζονται τα mol από τα μόρια

1. Πάρτε τον αριθμό των μορίων.
2. Διαιρέστε τον με 6,02214076 × 10²³.
3. Το αποτέλεσμα είναι ο αριθμός των mol.

Λυμένο παράδειγμα

Ξεκινήστε με 3,01107038 × 10²³ μόρια.

$n = 3.01107038 \times 10^{23} \div 6.02214076 \times 10^{23} = 0.5$

Επομένως, 3,01107038 × 10²³ μόρια ισοδυναμούν με μισό mol.

Χρήση του υπολογιστή

Εισαγάγετε μια τιμή στο πεδίο των mol για να βρείτε τον αριθμό των μορίων ή εισαγάγετε μια τιμή στο πεδίο των μορίων για να βρείτε τον αριθμό των mol. Αν και τα δύο πεδία έχουν τιμή, η αριθμομηχανή χρησιμοποιεί το πεδίο των mol. Μπορεί να προστεθεί το όνομα μιας ουσίας ως αναφορά· περιλαμβάνεται στο αντιγραμμένο αποτέλεσμα, αλλά δεν επηρεάζει τον υπολογισμό. Δεν γίνονται δεκτοί αρνητικοί αριθμοί, επειδή ο αριθμός των mol δεν μπορεί να είναι μικρότερος από το μηδέν. Το μηδέν είναι έγκυρη είσοδος και παράγει αποτέλεσμα μηδέν.

Πού χρησιμοποιείται ο αριθμός του Avogadro

Οι χημικοί χρησιμοποιούν τον αριθμό του Avogadro για να μεταβαίνουν μεταξύ δύο κλιμάκων: των mol που χρησιμοποιούνται σε μια εξισωμένη χημική εξίσωση και του πραγματικού αριθμού των ατόμων ή μορίων που αντιδρούν. Εμφανίζεται σε διάφορους τομείς της επιστήμης.

• Στοιχειομετρία: μετατροπή μεταξύ των mol των αντιδρώντων και των προϊόντων σε μια χημική εξίσωση.
• Νόμοι των αερίων: συσχέτιση του αριθμού των μορίων ενός αερίου με τον όγκο, την πίεση και τη θερμοκρασία.
• Χημεία διαλυμάτων: προσδιορισμός του αριθμού των μορίων που είναι διαλυμένα σε διάλυμα γνωστής γραμμομοριακής συγκέντρωσης.
• Μοριακή μάζα: μετατροπή μεταξύ της μάζας ενός δείγματος και του αριθμού των mol του, από τον οποίο προκύπτει στη συνέχεια ο αριθμός των μορίων.
• Βιοχημεία: εκτίμηση του αριθμού των μορίων πρωτεϊνών, DNA ή ενζύμων που υπάρχουν σε ένα δείγμα.

Ιστορία του αριθμού του Avogadro

Η σταθερά πήρε το όνομά της από τον Ιταλό επιστήμονα Amedeo Avogadro (1776–1856), αν και ο ίδιος δεν τη μέτρησε ποτέ. Το 1811 πρότεινε ότι ίσοι όγκοι αερίου, στην ίδια θερμοκρασία και πίεση, περιέχουν ίσο αριθμό μορίων. Η ιδέα αυτή είναι σήμερα γνωστή ως νόμος του Avogadro.

Ο Αυστριακός φυσικός Johann Josef Loschmidt έκανε την πρώτη εκτίμηση του αριθμού των μορίων σε δεδομένο όγκο αερίου το 1865. Η ονομασία «αριθμός του Avogadro» εμφανίστηκε αργότερα, όταν την επινόησε ο Γάλλος φυσικός Jean Perrin το 1909, ενώ μελετούσε την κίνηση Brown, δηλαδή την τυχαία κίνηση μικρών σωματιδίων που αιωρούνται σε ρευστό. Οι μετρήσεις του Perrin για τη σταθερά συνέβαλαν στη βράβευσή του με το 1926 Νόμπελ Φυσικής.

Το 2019, ένας διεθνής επανακαθορισμός των βασικών μονάδων SI καθόρισε τη σταθερά του Avogadro ακριβώς σε 6,02214076 × 10²³ ανά mol, τερματίζοντας αιώνες ολοένα ακριβέστερων πειραματικών μετρήσεων.

Συχνές ερωτήσεις

Τι είναι ο αριθμός του Avogadro; Είναι ο αριθμός των σωματιδίων, όπως τα άτομα ή τα μόρια, σε ένα mol μιας ουσίας: 6,02214076 × 10²³.

Πώς μετατρέπονται τα mol σε μόρια; Πολλαπλασιάστε τον αριθμό των mol με 6,02214076 × 10²³. Για παράδειγμα, 2 mol δίνουν 2 × 6,02214076 × 10²³ = 1,204428 × 10²⁴ μόρια.

Πώς μετατρέπονται τα μόρια σε mol; Διαιρέστε τον αριθμό των μορίων με 6,02214076 × 10²³. Για παράδειγμα, η διαίρεση 3,01107038 × 10²³ μορίων με τη σταθερά δίνει 0,5 mol.

Ισχύει ο αριθμός του Avogadro μόνο για τα μόρια; Όχι. Ισχύει για κάθε είδος σωματιδίου, συμπεριλαμβανομένων των ατόμων, των ιόντων και των μονάδων τύπου. Ένα mol οποιουδήποτε από αυτά περιέχει 6,02214076 × 10²³ σωματίδια.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός mol και του αριθμού του Avogadro; Το mol είναι μονάδα, παρόμοια με τη ντουζίνα. Ο αριθμός του Avogadro είναι το πλήθος των σωματιδίων που αποτελούν ένα mol, όπως το δώδεκα αποτελεί μία ντουζίνα.

Γιατί ο αριθμός του Avogadro είναι τόσο μεγάλος; Τα άτομα και τα μόρια είναι εξαιρετικά μικρά. Ένα μόριο νερού έχει διάμετρο περίπου 0,3 νανόμετρα. Απαιτείται τεράστιος αριθμός από αυτά για να συγκεντρωθεί ποσότητα ύλης που μπορεί να μετρηθεί σε εργαστηριακή κλίμακα, όπως ένα γραμμάριο.

Παραπομπές

1. Διεθνές Γραφείο Μέτρων και Σταθμών (BIPM), «Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI)», 9η έκδοση, 2019.
2. IUPAC, Συλλογή ορολογίας χημείας (το «Χρυσό βιβλίο»), 2η έκδ., 1997.
3. Perrin, J. (1909). «Mouvement brownien et réalité moléculaire.» Annales de Chimie et de Physique, 8η σειρά, 18: 1–114.