阿伏伽德羅常數

阿伏伽德羅常數

熱學常量
阿伏伽德羅常量,舊稱阿伏伽德羅常數,為熱學常量,符号NA。[1]它的數值為:一般計算時取6.02×1023或6.022×1023。它的正式的定義是0.012千克碳12中包含的碳12的原子的數量。曆史上,将碳12選為參考物質是因為它的原子數目可以作為可以測量的精确工具和公式。阿伏伽德羅常量因意大利化學家阿伏伽德羅(Avogadro A)得名。
    中文名:阿伏伽德羅常數 英文名:Avogadro's constant 定義值:指0.012千克C12所含的原子數,6.02×10^23 正式定義:0.012千克碳12中包含的碳12的原子的數量 符 号:NA 用 途:一個比例因子,聯系自然中宏觀與微觀(原子尺度)的觀測

概念介紹

阿伏加德羅常數的定義值是指12g12C中所含的原子數,6.02×10²³這個數值是阿伏加德羅常數的近似值,兩者是有區别的.阿伏加德羅常數的符号為NA,不是純數,其單位為mol-1.阿伏加德羅常數可用多種實驗方法測得,到目前為止,測得比較精确的數據是6.0221367×10²³mol-1,這個數值還會随測定技術的發展而改變。把每摩爾物質含有的微粒定為阿伏加德羅常數而不是說含有6.02×10²³,在定義中引用實驗測得的數據是不妥當的,不要在概念中簡單地以"6.02×10²³來代替“阿伏加德羅常數”。

人物簡介

阿伏伽德羅(AmeldeoArogadro1776~1856)意大利自然科學家。1776年8月9日生于都靈的一個貴族家庭,早年緻力于法學工作。1792年入都靈大學學習法學,1796年獲法學博士學位。畢業後當律師。1796年得法學博士後曾任地方官吏。他從1800年起開始自學數學和物理學。1803年發表了第一篇科學論文。1804年他被都靈科學院選為通訊院士,1806年任都靈大學講師。1809年任末爾利學院自然哲學教授。1819年當選院士。

1820年都靈大學設立了意大利的第一個物理講座,他被任命為此講座的教授,1822年由于政治上的原因,這個講座被撤銷,直到1832年才恢複,1833年阿伏伽德羅重新擔任此講座的教授,直到1850年退休。他還擔任過意大利度量衡學會會長,由于他的努力,使公制在意大利得到推廣。1856年7月9日在阿伏伽德羅在都靈逝世。終年80歲。

1811年他發現了阿伏伽德羅定律,即在标準狀态(0℃,1個标準大氣壓,即1.01325×10^5Pa),同體積的任何氣體都含有相同數目的分子,而與氣體的化學組成和物理性質無關。它對科學的發展,特别是原子量的測定工作,起了重大的推動作用。此後,又發現了阿伏伽德羅常數,即,1mol的任何物質的分子數都為6.023×10^23個分子。

他的發現當時沒有引起化學家的注意,以緻在原子與分子、原子量與分子量的概念上繼續混亂了近50年。直至他死後2年,S.康尼查羅指出應用阿佛加德羅理論可解決當時化學中的許多問題,以及1860年在卡爾斯魯厄重新宣讀了他的論文之後,他的理論才被許多化學家所接受。1871年V.邁爾應用阿佛加德羅定律從理論上成功地解釋了蒸氣密度的特性問題。

科學成數

阿伏伽德羅畢生緻力于化學和物理學中關于原子論的研究。當時由于道耳頓和蓋-呂薩克的工作,近代原子論處于開創時期,阿伏伽德羅從蓋-呂薩克定律得到啟發,于1811年提出了一個對近代科學有深遠影響的假說:在相同的溫度和相同壓強條件下,相同體積中的任何氣體總具有相同的分子個數。但他這個假說卻長期不為科學界所接受,主要原因是當時科學界還不能區分分子和原子,同時由于有些分子發生了離解,出現了一些阿伏伽德羅假說難以解釋的情況。直到1860年,阿伏伽德羅假說才被普遍接受,後稱為阿伏伽德羅定律。它對科學的發展,特别是原子量的測定工作,起了重大的推動作用。

當時,化學界的權威瑞典化學家J.J.貝采利烏斯的電化學學說很盛行,在化學理論中占主導地位。電化學學說認為同種原子是不可能結合在一起的。因此,英、法、德國的科學家都不接受阿伏伽德羅的假說。一直到1860年,歐洲100多位化學家在德國的卡爾斯魯厄舉行學術讨論會,會上S.坎尼紮羅散發了一篇短文《化學哲學教程概要》,才重新提起阿伏伽德羅假說。

這篇短文引起了J.L.邁爾的注意,他在1864年出版了《近代化學理論》一書,許多科學家從這本書裡了解并接受了阿伏伽德羅假說。現在,阿伏伽德羅定律已為全世界科學家所公認。阿伏伽德羅數是1摩爾物質所含的分子數,其數值是6.0221367×1023,是自然科學的重要的基本常數之一。

數值測定

阿伏伽德羅常數指摩爾微粒(可以是分子、原子、離子、電子等)所含的微粒的數目。阿伏加德羅常數一般取值為6.023×10^23/mol。12.000g12C中所含碳原子的數目,因意大利化學家阿伏加德羅而得名,具體數值是6.0221367×10^23。包含阿伏加德羅常數個微粒的物質的量是1mol。例如1mol鐵原子,質量為55.847g,其中含6.0221367×10^23個鐵原子;1mol水分子的質量為18.010g,其中含6.0221367×10^23個水分子;1mol鈉離子含6.0221367×10^23個鈉離子;1mol電子含6.0221367×10^23個電子。

這個常數可用很多種不同的方法進行測定,例如電化當量法,布朗運動法,油滴法,X射線衍射法,黑體輻射法,光散射法等.這些方法的理論根據各不相同,但結果卻幾乎一樣,差異都在實驗方法誤差範圍之内。這說明阿伏加德羅常數是客觀存在的重要數據.現在公認的數值就是取多種方法測定的平均值.由于實驗值的不斷更新,這個數值曆年略有變化,在20世紀50年代公認的數值是6.023×10^23,1986年修訂為6.0221367×10^23。

由于現在已經知道m=n·M/NA,因此隻要有物質的式量和質量,NA的測量就并非難事。但由于NA在化學中極為重要,所以必須要測量它的精确值。現在一般精确的測量方法是通過測量晶體(如晶體矽)的晶胞參數求得。已知NaCl晶體中靠的最近的Na+與Cl-的距離為d其密度為P摩爾質量為M。

計算阿伏加德羅常數的公式

1molNaCl的體積為V=M/P

而NaCl是立方晶體,四個NaCl分子所占的體積是(2d)^3

1molNaCl的個數為V/[(2d)^3/4]=V/2d^3

所以阿伏加德羅常數=M/2Pd^3

如果P是原子密度,則八個原子所占的體積是(2d)^3

阿伏加德羅常數=M/Pd^3

常數定律

在相同的溫度和壓強下,相同體積的任何氣體都含有相同數目的分子。

範圍

氣體

條件

同溫同壓同體積

特例

氣體摩爾體積

推論

(為理想氣體狀态下)

1、p1V1/T1=p2V2/T2

2、pV=nRT=mRT/M(R為常數)

3、同溫同壓V1/V2=N1/N2=n1/n2ρ1/ρ2=n1/n2=N1/N2

4、同溫同體積p1/p2=n1/n2=N1/N2

5、同溫同壓同質量V1/V2=M2/M1

6、同溫同壓同體積m1/m2=M1/M2

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