Avogadro dan nombor namanya

Avogadro dan nombor namanya

Evgeny Meylikhov,
doktor sains fizikal dan matematik
"Sains dan Kehidupan" №4, 2017

Saintis Itali, Amedeo Avogadro, seorang kontemporari A. S. Pushkin, adalah yang pertama untuk memahami bahawa jumlah atom (molekul) dalam satu gram atom (mol) bahan adalah sama untuk semua bahan. Pengetahuan tentang nombor ini membuka jalan untuk menilai saiz atom (molekul). Dalam kehidupan Avogadro, hipotesisnya tidak mendapat pengiktirafan sewajarnya. Sejarah nombor Avogadro dikhaskan untuk buku baru oleh Yevgeny Zalmanovich Meilikhov, seorang profesor di Institut Sains Fizik dan Teknologi Moscow, ketua penyelidik Institut Kurchatov.

Sekiranya, akibat dari sebarang malapetaka dunia, semua pengetahuan terkumpul akan dimusnahkan dan hanya satu frasa yang akan datang kepada generasi makhluk hidup yang akan datang, maka pernyataan apa yang terdiri daripada jumlah kata terkecil akan membawa maklumat yang paling besar? Saya percaya bahawa ini adalah hipotesis atom: semua badan terdiri daripada atom – badan kecil yang bergerak secara berterusan.

R. Feynman, "Kuliah Feynman mengenai Fizik"

Nombor Avogadro (tetap Avogadro, Avogadro malar) ditakrifkan sebagai bilangan atom dalam 12 gram karbon isotop tulen-12 (12C) Ia biasanya dirujuk sebagai NA, kurang kerap L. Nilai nombor Avogadro yang dicadangkan oleh CODATA (kumpulan kerja pada pemalar asas) pada tahun 2015: NA = 6,02214082(11) · 1023 tahi lalat−1. Mole adalah jumlah bahan yang mengandungi NA unsur-unsur struktur (iaitu unsur-unsur sebanyak 12 g 12C), dan unsur-unsur struktur biasanya atom, molekul, ion, dan sebagainya. Dengan definisi, unit jisim atom (a M. M.) Adalah 1/12 jisim atom 12C. Satu mol (gram-mole) bahan mengandungi massa (jisim molar) yang, apabila dinyatakan dalam gram, bersamaan dengan berat molekul bahan (dinyatakan dalam unit jisim atom). Sebagai contoh: 1 mol natrium mempunyai jisim 22.9898 g dan mengandungi (kira-kira) 6.02 · 1023 atom, 1 mol kalsium fluorida CaF2 mempunyai jisim (40.08 + 2 · 18.998) = 78.076 g dan mengandungi (kira-kira) 6.02 · 1023 molekul.

Pada akhir tahun 2011, XXIV Persidangan Umum mengenai Langkah dan Timbang sebulat suara telah menerima cadangan untuk menentukan tahi lalat dalam versi masa depan Sistem Antarabangsa Unit (SI) dalam sedemikian rupa untuk mengelakkan terikat dengan definisi gram. Adalah diandaikan bahawa pada tahun 2018 tahi lalat akan ditentukan secara langsung oleh nombor Avogadro, yang mana nilai yang tepat (tanpa kesilapan) akan dikaitkan, berdasarkan hasil pengukuran yang dicadangkan oleh CODATA.Pada masa ini, bilangan Avogadro bukan ukuran mengikut definisi, tetapi kuantiti yang boleh diukur.

Pengaliran ini dinamai oleh ahli kimia Itali terkenal Amedeo Avogadro (1776-1856), yang, walaupun dia tidak mengetahui nombor ini sendiri, tetapi menyedari bahawa ia adalah jumlah yang sangat besar. Pada awal perkembangan teori atom, Avogadro mengemukakan suatu hipotesis (1811), mengikut yang pada suhu dan tekanan yang sama, jumlah gas yang sama yang sama mengandungi jumlah molekul yang sama. Kemudian ditunjukkan bahawa hipotesis ini adalah akibat daripada teori kinetik gas, dan kini ia dikenali sebagai undang-undang Avogadro. Ia boleh dirumuskan seperti berikut: satu mol setiap gas pada suhu dan tekanan yang sama menduduki jumlah yang sama, di bawah keadaan biasa sama dengan 22.41383 l (keadaan normal sesuai dengan tekanan P0 = 1 atm dan suhu T0 = 273.15 K). Kuantiti ini dikenali sebagai isipadu gas molar.

Percubaan pertama untuk mencari bilangan molekul yang menduduki jumlah tertentu telah dilaksanakan pada tahun 1865 oleh Y. Loshmidt. Dari pengiraannya ia mengikuti bahawa jumlah molekul per unit isipadu udara adalah 1.8 · 1018 lihat−3yang ternyata kira-kira 15 kali kurang daripada nilai yang betul. Lapan tahun kemudian, J.Maxwell memberi anggaran lebih dekat: 1.9 · 1019 lihat−3. Akhirnya, pada tahun 1908, Perrin memberikan anggaran yang boleh diterima: NA = 6,8 · 1023 tahi lalat−1 Nombor Avogadro didapati dari eksperimen pada gerakan Brownian.

Sejak itu, sebilangan besar kaedah bebas telah dibangunkan untuk menentukan bilangan Avogadro, dan pengukuran yang lebih tepat menunjukkan bahawa sebenarnya 1 cm3 Gas ideal pada keadaan normal mengandungi (kira-kira) 2.69 · 1019 molekul. Nilai ini dipanggil nombor (atau malar) Loshmidt. Ia sepadan dengan nombor Avogadro NA ≈ 6,02 · 1023.

Nombor Avogadro adalah salah satu pemalar fizikal penting yang memainkan peranan besar dalam pembangunan sains semula jadi. Tetapi adakah ia "universal (fundamental) fizikal malar"? Istilah ini sendiri tidak ditakrifkan dan biasanya dikaitkan dengan jadual yang lebih atau kurang terperinci mengenai nilai-nilai numerik pemalar fizikal yang harus digunakan ketika menyelesaikan masalah. Dalam hubungan ini, pemalar fizikal asas sering dianggap sebagai kuantiti yang bukan pemalar alam semula jadi dan kewujudannya hanya kepada sistem unit terpilih (contohnya, vakum berterusan magnet dan elektrik) atau perjanjian antarabangsa bersyarat (contohnya, unit jisim atom) .Antara pemalar asas sering kali merangkumi banyak kuantiti yang diperoleh (contohnya, pemalar gas Rradius elektron klasik re = e2 / mec2 dan lain-lain) atau, seperti dalam kes isipadu molar, nilai beberapa parameter fizikal yang berkaitan dengan keadaan eksperimen tertentu, yang dipilih hanya untuk sebab kemudahan (tekanan 1 atm dan suhu 273.15 K). Dari sudut pandangan ini, nombor Avogadro adalah pemalar yang benar-benar asas.

Sejarah dan perkembangan kaedah untuk menentukan nombor ini adalah subjek buku ini. Epik berlangsung selama kira-kira 200 tahun dan pada peringkat yang berbeza dikaitkan dengan model dan teori fizikal yang pelbagai, banyak yang tidak kehilangan kaitannya dengan hari ini. Fikiran saintifik yang cerdas mempunyai tangan dalam cerita ini – cukup untuk menamakan A. Avogadro, J. Loshmidt, J. Maxwell, J. Perrin, A. Einstein, M. Smoluhovsky. Senarai itu boleh diteruskan …

Penulis mesti mengakui bahawa idea buku itu bukan miliknya, tetapi kepada Lev Fedorovich Soloveichik – rakan sekelasnya di Institut Sains dan Teknologi Moscow, orang yang terlibat dalam penyelidikan dan pembangunan yang diterapkan, tetapi tetap menjadi seorang ahli fizik romantis.Ini adalah seseorang yang (salah satu dari sedikit) terus "dan dalam zaman kejam kita" untuk berjuang untuk pendidikan jasmani yang "tinggi" di Rusia, menghargai dan dengan keupayaannya yang terbaik mempromosikan keindahan dan keanggunan idea-idea fizikal. Adalah diketahui bahawa dari plot, yang A. S. Pushkin disampaikan kepada N. V. Gogol, komedi cemerlang telah muncul. Sudah tentu, ini tidak berlaku di sini, tetapi mungkin buku ini juga kelihatan berguna kepada seseorang.

Buku ini bukanlah "sains popular" yang berfungsi, walaupun ia mungkin kelihatan begitu pada pandangan pertama. Pada beberapa latar belakang sejarah, ia membincangkan fizik yang serius, menggunakan matematik yang serius, dan membincangkan model saintifik yang agak rumit. Malah, buku ini terdiri daripada dua bahagian (tidak selalunya sangat terhad) yang direka untuk pembaca yang berbeza – satu mungkin kelihatan menarik dari sudut pandang sejarah dan kimia, sementara yang lain mungkin memberi tumpuan kepada aspek fizikal dan matematik masalah tersebut. Penulis telah mengingati pembaca penasaran – seorang pelajar fakulti fizikal atau kimia, tidak asing dengan matematik dan bersemangat tentang sejarah sains. Adakah ada pelajar sedemikian? Penulis tidak tahu jawapan yang tepat untuk soalan ini, tetapi, berdasarkan pengalamannya sendiri, dia berharap ada.

Pengenalan (dalam singkatan) kepada buku: nombor Meilikhov EZ. Avogadro. Bagaimana untuk melihat atom. – Dolgoprudny: ID "Intellect", 2017.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: