Avogadro Sayısı Nedir?

Size bir ipucu vereceğiz: 867-5309 değil. Bu Jenny'nin numarası, Avogadro'nun değil. Ayrıca bu rakamları umumi banyonun duvarına kalemle çizilmiş olarak da bulamayacaksınız. Ancak bunu standart bir kimya ders kitabının sayfalarında keşfedeceksiniz: 6.0221415 × 10 ²³ . Yazılı, bu 602.214.150.000.000.000.000.000.000 [kaynak: Fox ]. Zamanında mı kısa? Sadece bir köstebek deyin.

Bir düzinenin 12 şey olması gibi, bir köstebek de sadece Avogadro'nun sayısıdır. Kimyada bu "şeyler" atomlar veya moleküllerdir. Teoride, bir mol beyzbol topuna veya başka bir şeye sahip olabilirsiniz, ancak bir mol beyzbol topunun Dünya'yı birkaç yüz mil yüksekliğe kadar kaplayacağı düşünülürse, bir mol herhangi bir şey için iyi bir pratik kullanım bulmakta zorlanacaksınız. bir molekülden daha büyük [kaynak: Hill ve Kolb ]. Peki köstebek sadece kimya için kullanılıyorsa, Amedeo Avogadro (tam adı: Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro) ile kimyanın yolları nasıl kesişti?

1776'da İtalya'da doğan Avogadro, kimyanın gelişmesinde önemli bir dönemde büyüdü. John Dalton ve Joseph Louis Gay-Lussac gibi kimyagerler atomların ve moleküllerin temel özelliklerini anlamaya başlıyorlardı ve bu sonsuz derecede küçük parçacıkların nasıl davrandığını hararetle tartışıyorlardı. Gay-Lussac'ın hacimleri birleştirme yasası özellikle Avogadro ile ilgilendi. Kanun, iki hacim gaz üçüncü bir gaz oluşturmak üzere birbiriyle reaksiyona girdiğinde, tepkenlerin hacmi ile ürünün hacmi arasındaki oranın her zaman basit tam sayılardan oluştuğunu belirtti. İşte bir örnek: İki hacim hidrojen gazı, bir hacim oksijen gazı ile birleşerek iki hacim su buharı oluşturur (en azından sıcaklıklar yeterince yüksek olduğunda) ve geriye hiçbir şey kalmaz:

2H ₂ + O ₂ --> 2H ₂ O

Avogadro, bu yasanın sonuçlarıyla uğraşarak, bunun doğru olması için, aynı sıcaklık ve basınçtaki herhangi iki gazın eşit hacimlerinin eşit sayıda parçacığı tutması gerektiği sonucuna vardı ( Avogadro yasası ). Ve bu yasanın, az önce bahsettiğimiz de dahil olmak üzere herhangi bir örnek için doğru olabileceğini açıklamanın tek yolu, atomlar ve moleküller arasında bir fark olup olmadığı ve oksijen gibi bazı elementlerin aslında moleküller olarak var olduklarıdır (oksijen durumunda, O ₂Avogadro'nun teorisini tanımlamak için "molekül" gibi sözcükleri yoktu ve fikirleri diğerlerinin yanı sıra John Dalton'un direnişiyle karşılaştı. Avogadro'nun fikirlerine hak ettikleri ilgiyi gösterebilmek için Stanislao Cannizzaro adında başka bir kimyager gerekir. Bu fikirler çekişmeye başladığında Avogadro çoktan ölmüştü.

Peki Avogadro'nun sayısı bunun neresinde? Avogadro yasası kimyanın ilerlemesi için çok kritik olduğunu kanıtladığı için, kimyager Jean Baptiste Perrin onun onuruna numarayı verdi. Kimyagerlerin Avogadro'nun sayısını nasıl belirlediğini ve bunun bugün bile kimyanın neden bu kadar önemli bir parçası olduğunu görmek için okumaya devam edin.

Nasıl Dünya kimyagerler Avogadro sayısı için böyle a görünüşte keyfi şekil üzerinde yerleşmek mı? Nasıl türetildiğini anlamak için önce atomik kütle birimi (amu) kavramını ele almalıyız. Atomik kütle birimi karbon-12 (karbon en yaygın izotopu) bir atom kütlesinin 1/12 olarak tanımlanır. İşte bu yüzden temiz: Karbon-12'nin altı protonu, altı elektronu ve altı nötronu vardır ve elektronların kütlesi çok az olduğundan, bir karbon-12 atomunun kütlesinin 1/12'si tek bir protonun veya bir atomun kütlesine çok yakındır. tek nötron. Elementlerin atom ağırlıkları (periyodik tablodaki elementlerin altında gördüğünüz sayılar) da atomik kütle birimleri cinsinden ifade edilir. Örneğin, hidrojenin ortalama atom ağırlığı 1.00794 amu'dur.

Ne yazık ki kimyagerlerin atomik kütle birimlerini ölçebilecek bir terazileri yoktur ve kesinlikle bir anda tek bir atomu veya molekülü bir reaksiyon gerçekleştirecek şekilde ölçebilecek yetenekleri yoktur. Farklı atomlar farklı miktarlarda ağırlığa sahip olduğundan, kimyagerler atomların ve moleküllerin görünmez dünyası ile gram cinsinden ölçülen ölçeklerle dolu pratik kimya laboratuvarları dünyası arasındaki boşluğu kapatmanın bir yolunu bulmak zorundaydılar. Bunu yapmak için atomik kütle birimi ile gram arasında bir ilişki oluşturdular ve bu ilişki şuna benziyor:

1 amu = 1/6.0221415 x 10 ²³ gram

Bu ilişki, Avogadro sayısına veya bir mol karbon-12 atomuna sahip olsaydık (tanım olarak atom ağırlığı 12 amu'dur), bu karbon-12 numunesinin tam olarak 12 gram ağırlığında olacağı anlamına gelir. Kimyagerler bu ilişkiyi, bir gramın ölçülebilir birimi ile görünmeyen mol, atom veya molekül birimi arasında kolayca dönüştürmek için kullanırlar.

Artık Avogadro sayısının ne işe yaradığını bildiğimize göre, son bir soruyu incelememiz gerekiyor: Kimyagerler ilk etapta bir molde kaç atom olduğunu nasıl belirlediler? İlk kaba tahmin, bir elektronun yükünü ölçen fizikçi Robert Millikan'ın izniyle geldi. Faraday adı verilen bir mol elektronun yükü, Millikan'ın keşfini yaptığı sırada zaten biliniyordu.

Faraday'ı bir elektronun yüküne bölmek bize Avogadro'nun numarasını verir. Zamanla, bilim adamları Avogadro sayısını tahmin etmenin yeni ve daha doğru yollarını buldular, en son olarak 1 kilogramlık bir silikon küresinin geometrisini incelemek için X-ışınları kullanmak ve bu verilerden içerdiği atom sayısını tahmin etmek gibi ileri teknikler kullandılar. Ve kilogram, tüm kütle birimlerinin temeli olsa da, bazı bilim adamları bunun yerine Avogadro'nun sayısını kullanmaya başlamak istiyorlar, bu, bir metrenin uzunluğunu tam tersi değil, ışık hızına dayalı olarak tanımladığımız şekilde.

Köstebek Günü: Bir Kimyagerin Kalbinden Bir Gün Sonra

Muhtemelen işten izin günü alamayacaksınız veya yerel eczanenizi bu olayı kutlayan kartlarla dolu bulamazsınız, ancak Köstebek Günü her yıl dünya çapında kimyagerler tarafından kutlanır. Avogadro'nun sayısı 6.022 × 10 ²³ olduğundan, tatilin her 23 Ekim'de sabah 6:02'de başlaması mantıklıdır. Eğlenceliler kimya şakaları anlatır, ateşe verdikleri doğal gaz baloncuklarını üfler, kuru buzla soğutulmuş içeceklerle tost ve hatta köstebek biatını oku .

Her yönüyle kimya dehası Meisa Salaita'ya ve bu makaledeki yardımları için NSF Kimyasal Evrim Merkezi Eğitim ve Sosyal Yardım Direktörü'ne özel teşekkürler.

İlgili Makaleler

Daha Fazla Harika Bağlantı