Avogadron luku -laskuri - Mooli molekyyliksi -muunnin

Mikä on Avogadron luku?

Avogadron luku on aineen yhden moolin sisältämien hiukkasten lukumäärä: täsmälleen 6,02214076 × 10²³. Mooli on kemistien käyttämä yksikkö atomien, molekyylien tai ionien laskemiseen samalla tavalla kuin ”tusina” on jonkin kahdentoista kappaleen laskemiseen käytetty yksikkö. Tämä laskuri muuntaa moolimäärän molekyylien lukumääräksi ja päinvastoin tätä vakiota käyttäen.

Avogadron luvun kaava

Molekyylien lukumäärä saadaan kertomalla moolien lukumäärä Avogadron vakiolla:

$N = n \times N_A$

• $N$ on molekyylien (tai atomien, ionien tai muiden hiukkasten) lukumäärä
• $n$ on moolien lukumäärä
• $N_A$ on Avogadron vakio, 6,02214076 × 10²³ moolia kohti

Toiseen suuntaan muunnettaessa molekyylien lukumäärä jaetaan vakiolla:

$n = N \div N_A$

Vuodesta 2019 lähtien Avogadron vakiolla on määritelmän mukaan ollut tämä täsmällinen arvo. Se on yksi kansainvälisen yksikköjärjestelmän (SI) seitsemästä määrittelevästä vakiosta, joten siihen ei liity mittausepävarmuutta.

Molekyylien lukumäärän laskeminen moolimäärästä

1. Ota moolien lukumäärä.
2. Kerro se luvulla 6,02214076 × 10²³.
3. Tulos on molekyylien lukumäärä.

Laskuesimerkki

Aloita 2 moolista ainetta.

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

Siten 2 moolia sisältää noin 1,204,428,152,000,000,000,000,000 molekyyliä, mikä kirjoitetaan yleensä muodossa 1,204428 × 10²⁴.

Moolimäärän laskeminen molekyylien lukumäärästä

1. Ota molekyylien lukumäärä.
2. Jaa se luvulla 6,02214076 × 10²³.
3. Tulos on moolien lukumäärä.

Laskuesimerkki

Aloita 3,01107038 × 10²³ molekyylistä.

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

Siten 3,01107038 × 10²³ molekyyliä muodostaa puoli moolia.

Laskurin käyttö

Syötä arvo moolikenttään saadaksesi molekyylien lukumäärän tai syötä arvo molekyylikenttään saadaksesi moolien lukumäärän. Jos molemmissa kentissä on arvo, laskuri käyttää moolikentän arvoa. Aineen nimen voi lisätä viitteeksi; se sisältyy kopioituun tulokseen, mutta ei vaikuta laskentaan. Negatiivisia lukuja ei hyväksytä, koska moolimäärä ei voi olla nollaa pienempi. Nolla on kelvollinen syöte, ja tulokseksi saadaan nolla.

Avogadron luvun käyttökohteet

Kemistit käyttävät Avogadron lukua siirtyessään kahden mittakaavan välillä: tasapainotetussa kemiallisessa yhtälössä käytettävien moolien ja reagoivien atomien tai molekyylien todellisen lukumäärän välillä. Lukua käytetään useilla tieteenaloilla.

• Stoikiometria: reaktanttien ja tuotteiden moolimäärien muuntaminen kemiallisessa yhtälössä.
• Kaasulait: kaasumolekyylien lukumäärän, tilavuuden, paineen ja lämpötilan väliset suhteet.
• Liuoskemia: sen selvittäminen, kuinka monta molekyyliä tunnetun molaarisuuden liuokseen on liuennut.
• Moolimassa: näytteen massan muuntaminen moolimääräksi, jonka avulla saadaan molekyylien lukumäärä.
• Biokemia: näytteessä olevien proteiini-, DNA- tai entsyymimolekyylien lukumäärän arvioiminen.

Avogadron luvun historia

Vakio on nimetty italialaisen tiedemiehen Amedeo Avogadron (1776–1856) mukaan, vaikka hän ei koskaan mitannut sitä. Vuonna 1811 hän esitti, että yhtä suuret kaasutilavuudet samassa lämpötilassa ja paineessa sisältävät yhtä suuren määrän molekyylejä. Tätä ajatusta kutsutaan nykyään Avogadron laiksi.

Itävaltalainen fyysikko Johann Josef Loschmidt teki ensimmäisen arvion tietyn kaasutilavuuden sisältämien molekyylien lukumäärästä vuonna 1865. Nimi ”Avogadron luku” tuli käyttöön myöhemmin, kun ranskalainen fyysikko Jean Perrin loi sen vuonna 1909 tutkiessaan Brownin liikettä eli nesteeseen suspendoituneiden pienten hiukkasten satunnaista liikehdintää. Perrinin tekemät vakion mittaukset vaikuttivat hänen vuonna 1926 saamaansa fysiikan Nobelin palkintoon.

Vuonna 2019 kansainvälinen SI-perusyksiköiden uudelleenmäärittely vahvisti Avogadron vakion täsmälleen arvoon 6,02214076 × 10²³ moolia kohti ja päätti vuosisatoja jatkuneen yhä tarkemman kokeellisen mittaamisen.

Usein kysyttyä

Mikä on Avogadron luku? Se on aineen yhden moolin sisältämien hiukkasten, kuten atomien tai molekyylien, lukumäärä: 6,02214076 × 10²³.

Miten moolit muunnetaan molekyyleiksi? Kerro moolien lukumäärä luvulla 6,02214076 × 10²³. Esimerkiksi 2 moolia antaa tulokseksi 2 × 6,02214076 × 10²³ = 1,204428 × 10²⁴ molekyyliä.

Miten molekyylit muunnetaan mooleiksi? Jaa molekyylien lukumäärä luvulla 6,02214076 × 10²³. Esimerkiksi 3,01107038 × 10²³ molekyyliä jaettuna vakiolla antaa 0,5 moolia.

Koskeeko Avogadron luku vain molekyylejä? Ei. Se koskee kaikenlaisia hiukkasia, kuten atomeja, ioneja ja kaavayksiköitä. Yksi mooli mitä tahansa näistä sisältää 6,02214076 × 10²³ hiukkasta.

Mikä ero on moolilla ja Avogadron luvulla? Mooli on yksikkö, kuten tusina. Avogadron luku on yhden moolin muodostavien hiukkasten lukumäärä, samoin kuin tusinaan kuuluu kaksitoista.

Miksi Avogadron luku on niin suuri? Atomit ja molekyylit ovat erittäin pieniä. Yksittäisen vesimolekyylin halkaisija on noin 0,3 nanometriä. Niitä tarvitaan valtava määrä, jotta niiden yhteenlaskettu määrä vastaisi laboratoriovaa'alla mitattavaa ainemäärää, kuten grammaa.

Viitteet

1. Kansainvälinen paino- ja mittatoimisto (BIPM), ”The International System of Units (SI)”, 9. painos, 2019.
2. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology (”Gold Book”), 2. painos, 1997.
3. Perrin, J. (1909). ”Mouvement brownien et réalité moléculaire.” Annales de Chimie et de Physique, 8. sarja, 18: 1–114.