아보가드로 수 또는 상수는 무엇입니까? 아보가드로 수는 어디에 사용되나요?

아보가드로의 화학 법칙은 부피, 몰 질량, 기체 물질의 양 및 기체의 상대 밀도를 계산하는 데 도움이 됩니다. 이 가설은 1811년 아메데오 아보가드로(Amedeo Avogadro)에 의해 공식화되었으며 나중에 실험적으로 확인되었습니다.

법

1808년에 Joseph Gay-Lussac이 최초로 기체 반응을 연구했습니다. 그는 법률을 제정했습니다. 열 팽창염화수소와 암모니아(두 가지 가스)에서 얻은 가스 및 부피비 결정질 물질- NH 4 Cl(염화암모늄). 그것을 생성하려면 동일한 양의 가스를 섭취해야한다는 것이 밝혀졌습니다. 더욱이, 하나의 가스가 초과되면 "추가" 부분은 반응 후에 사용되지 않은 채로 남아 있습니다.

얼마 후, 아보가드로는 동일한 온도와 압력에서 동일한 부피의 기체에는 동일한 수의 분자가 포함된다는 결론을 공식화했습니다. 더욱이 가스는 화학적, 물리적 특성이 다를 수 있습니다.

쌀. 1. 아메데오 아보가드로.

아보가드로의 법칙에는 두 가지 결과가 있습니다.

• 첫 번째 - 동일한 조건에서 1몰의 가스는 동일한 부피를 차지합니다.
• 두번째 - 두 가스의 동일한 부피의 질량 비율은 몰 질량의 비율과 동일하며 한 가스의 다른 가스에 대한 상대 밀도를 나타냅니다(D로 표시).

정상 조건(n.s.)은 압력 P=101.3kPa(1atm) 및 온도 T=273K(0°C)로 간주됩니다. ~에 정상적인 조건가스의 몰 부피(물질의 부피를 양으로 나눈 값)는 22.4 l/mol입니다. 즉, 1몰의 기체(6.02 ∙ 10 23 분자 - 아보가드로 상수)는 22.4리터의 부피를 차지합니다. 몰 부피(V·m)는 일정한 값입니다.

쌀. 2. 정상적인 조건.

문제 해결

법의 주요 의미는 화학적 계산을 수행하는 능력입니다. 법의 첫 번째 결과에 기초하여 다음 공식을 사용하여 부피를 통해 기체 물질의 양을 계산할 수 있습니다.

여기서 V는 기체의 부피, Vm은 몰 부피, n은 몰 단위로 측정된 물질의 양입니다.

아보가드로 법칙의 두 번째 결론은 상대 기체 밀도(ρ) 계산에 관한 것입니다. 밀도는 m/V 공식을 사용하여 계산됩니다. 기체 1몰을 고려하면 밀도 공식은 다음과 같습니다.

ρ(가스) = M/V·m,

여기서 M은 1몰의 질량입니다. 몰 질량.

한 가스와 다른 가스의 밀도를 계산하려면 가스의 밀도를 알아야 합니다. 일반식가스의 상대밀도는 다음과 같습니다.

D(y) x = ρ(x) / ρ(y),

여기서 ρ(x)는 한 가스의 밀도이고, ρ(y)는 두 번째 가스의 밀도입니다.

밀도 계산을 공식에 ​​대입하면 다음과 같은 결과를 얻습니다.

D(y) x = M(x) / Vm / M(y) / Vm .

몰 부피가 감소하고 남아 있습니다.

D(y) x = M(x) / M(y).

두 가지 작업의 예를 사용하여 법의 실제 적용을 고려해 보겠습니다.

• MgCO3가 산화마그네슘과 이산화탄소(n.s.)로 분해되는 동안 6mol의 MgCO3에서 몇 리터의 CO2를 얻습니까?
• 수소와 공기 중 CO 2의 상대 밀도는 얼마입니까?

먼저 첫 번째 문제를 해결해보자.

n(MgCO3) = 6몰

MgCO3 = MgO+CO2

탄산마그네슘의 양과 이산화탄소동일합니다(한 번에 한 분자). 따라서 n(CO 2) = n(MgCO 3) = 6 mol입니다. 공식 n = V/V m에서 부피를 계산할 수 있습니다.

V = nVm, 즉 V(CO 2) = n(CO 2) ∙ V m = 6 mol ∙ 22.4 l/mol = 134.4 l

답: V(CO 2) = 134.4 l

두 번째 문제에 대한 해결책:

• D(H2) CO 2 = M(CO 2) / M(H 2) = 44 g/mol / 2 g/mol = 22;
• D(공기) CO 2 = M(CO 2) / M(공기) = 44 g/mol / 29 g/mol = 1.52.

쌀. 3. 부피 및 상대 밀도에 따른 물질의 양에 대한 공식.

아보가드로 법칙의 공식은 기체 물질에만 적용됩니다. 액체와 고체에는 적용할 수 없습니다.

우리는 무엇을 배웠나요?

법칙의 공식화에 따르면 동일한 조건에서 동일한 부피의 가스에는 동일한 수의 분자가 포함됩니다. 정상 조건(n.s.)에서 몰 부피의 값은 일정합니다. 기체의 V m은 항상 22.4 l/mol과 같습니다. 정상적인 조건에서 동일한 수의 서로 다른 가스 분자가 동일한 부피를 차지할뿐만 아니라 한 가스와 다른 가스의 상대 밀도, 즉 한 가스의 몰 질량과 비율을 차지한다는 법칙에 따릅니다. 몰 질량두 번째 가스.

주제에 대한 테스트

보고서 평가

평균 평점: 4 . 받은 총 평점: 91.

몰이란 12C 12g에 포함된 원자와 동일한 수의 구조요소를 포함하는 물질의 양을 말하며, 구조요소는 대개 원자, 분자, 이온 등이다. 물질 1몰의 질량, 그램으로 표시되는 것은 수치적으로 몰과 동일합니다. 대량의. 따라서 나트륨 1몰의 질량은 22.9898g이고 원자 수는 6.02·10 23개입니다. 1몰의 불화칼슘 CaF 2는 (40.08 + 2 18.998) = 78.076 g의 질량을 가지며 6.02 10 23개의 분자를 포함하며, 1몰의 사염화탄소 CCl 4도 질량이 (12.011 + 4 35.453) = 153.823입니다. g 등

아보가드로의 법칙.

원자론의 발전(1811) 초기에 A. Avogadro는 동일한 온도와 압력에서 동일한 부피의 이상 기체에 동일한 수의 분자가 포함된다는 가설을 제시했습니다. 나중에 이 가설이 필연적인 결과라는 것이 밝혀졌습니다. 운동 이론, 현재는 아보가드로의 법칙으로 알려져 있습니다. 이는 다음과 같이 공식화될 수 있습니다. 동일한 온도 및 압력에서 모든 가스 1몰은 표준 온도 및 압력(0°C, 1.01×10 5 Pa)에서 22.41383리터와 동일한 부피를 차지합니다. 이 양은 가스의 몰부피로 알려져 있습니다.

아보가드로 자신은 주어진 부피의 분자 수를 추정하지 않았지만 이것이 매우 큰 값이라는 것을 이해했습니다. 주어진 부피를 차지하는 분자의 수를 찾으려는 첫 번째 시도는 1865년 J. Loschmidt에 의해 이루어졌습니다. 1cm 3에서 발견되었습니다. 이상기체정상적인 (표준) 조건에서는 2.68675Х10 19 분자를 포함합니다. 이 과학자의 이름을 따서 표시된 값을 로슈미트 수(또는 상수)라고 불렀습니다. 그 이후로 아보가드로 수를 결정하는 수많은 독립적인 방법이 개발되었습니다. 얻은 값 사이의 탁월한 일치는 분자의 실제 존재에 대한 확실한 증거입니다.

로슈미트 방식

역사적 관심만 있을 뿐입니다. 이는 액화가스가 밀집된 구형 분자로 구성되어 있다는 가정에 기초합니다. 주어진 부피의 기체로부터 형성된 액체의 부피를 측정하고 기체 분자의 부피를 대략적으로 파악함으로써(이 부피는 점도와 같은 기체의 일부 특성을 기반으로 나타낼 수 있음) Loschmidt는 아보가드로 수의 추정치를 얻었습니다. ~10 22.

전자의 전하를 측정하여 결정합니다.

패러데이 수(Faraday number)로 알려진 전기량의 단위 에프는 1몰의 전자가 운반하는 전하입니다. 에프 = 네, 어디 이자형– 전자 전하, N– 전자 1몰에 포함된 전자의 수(즉, 아보가드로 수). 패러데이 수는 은 1몰을 녹이거나 침전시키는 데 필요한 전기량을 측정하여 결정할 수 있습니다. 미국 국립표준국(National Bureau of Standards)이 신중하게 측정한 결과 값이 나왔습니다. 에프= 96490.0 C이고, 다양한 방법(특히 R. Millikan의 실험)으로 측정한 전자 전하는 1.602×10 –19 C와 같습니다. 여기에서 찾을 수 있습니다 N. 아보가드로 수를 결정하는 이 방법은 가장 정확한 방법 중 하나로 보입니다.

페린의 실험.

운동론을 바탕으로 기체(예: 공기)의 기둥 높이에 따른 밀도 감소를 설명하는 아보가드로 수를 포함하는 표현식이 얻어졌습니다. 두 개의 서로 다른 높이에서 가스 1 cm 3 내의 분자 수를 계산할 수 있다면 위 식을 사용하여 다음을 찾을 수 있습니다. N. 불행하게도 분자는 눈에 보이지 않기 때문에 이것은 불가능합니다. 그러나 1910년에 J. Perrin은 언급된 표현이 현미경으로 볼 수 있는 콜로이드 입자의 현탁액에도 유효하다는 것을 보여주었습니다. 현탁 기둥의 서로 다른 높이에 위치한 입자 수를 세어 보면 아보가드로 수는 6.82×10 23 입니다. 브라운 운동의 결과로 콜로이드 입자의 평균 제곱근 변위를 측정한 또 다른 일련의 실험에서 Perrin은 다음 값을 얻었습니다. N= 6.86Х10 23. 그 후 다른 연구자들은 Perrin의 실험 중 일부를 반복하여 현재 허용되는 값과 잘 일치하는 값을 얻었습니다. Perrin의 실험은 물질의 원자 이론에 대한 과학자들의 태도에 전환점이 되었습니다. 이전에는 일부 과학자들이 그것을 가설로 간주했습니다. 당시 뛰어난 화학자였던 W. Ostwald는 이러한 관점의 변화를 다음과 같이 표현했습니다. .”

아보가드로 수를 이용한 계산.

아보가드로 수를 사용하여 나트륨, 3.819×10 –23 g(22.9898 g/6.02×10 23), 사염화탄소, 25.54×10 –23 g 등 많은 물질의 원자 및 분자 질량에 대한 정확한 값을 얻었습니다. . 또한 나트륨 1g에는 이 원소의 원자가 약 3x1022개 포함되어야 함을 알 수 있습니다.
또한보십시오

아보가드로의 법칙은 1811년 이탈리아의 화학자 아마데오 아보가드로에 의해 공식화되었으며, 큰 중요성당시 화학의 발전을 위해. 그러나 오늘날에도 그 관련성과 중요성을 잃지 않았습니다. 아보가드로의 법칙을 공식화해 보면 다음과 같이 들릴 것입니다.

아보가드로 법칙의 공식화

따라서 아보가드로의 법칙에 따르면 동일한 온도와 동일한 부피의 기체에서는 화학적 성질과 상관없이 동일한 수의 분자가 포함됩니다. 물리적 특성. 이 숫자는 1몰에 포함된 분자 및 이온의 수와 동일한 특정 물리적 상수입니다.

처음에는 아보가드로의 법칙은 단지 과학자의 가설에 불과했지만 나중에 이 가설은 수많은 실험을 통해 확인되었고, 이후 이상기체의 기본 법칙이 될 운명인 '아보가드로의 법칙'이라는 이름으로 과학에 들어갔습니다.

아보가드로의 법칙 공식

이 법칙의 발견자 자신도 물리 상수가 큰 양이라고 믿었지만 어떤 것인지는 몰랐습니다. 그가 사망한 후 수많은 실험을 통해 12g의 탄소(정확히 12g은 탄소의 원자 질량 단위) 또는 22.41리터에 해당하는 몰 부피의 가스에 포함된 정확한 원자 수가 확립되었습니다. 이 상수는 과학자를 기리기 위해 "아보가드로 수"로 명명되었습니다. NA로 지정되며 덜 자주 L로 지정되며 6.022 * 10 23과 같습니다. 즉, 22.41리터의 부피에 있는 모든 가스의 분자 수는 가벼운 가스와 무거운 가스 모두에서 동일합니다.

아보가드로 법칙의 수학 공식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

여기서 V는 가스의 부피입니다. n은 물질의 양으로, 물질의 질량과 몰 질량의 비율입니다. VM은 비례 상수 또는 몰 부피입니다.

아보가드로의 법칙 적용

아보가드로 법칙의 실제적인 적용은 화학자들이 많은 화합물의 화학식을 결정하는 데 큰 도움이 되었습니다.

그는 이론 화학 분야에서 획기적인 발전을 이루었으며 가상의 추측이 가스 화학 분야에서 큰 발견으로 바뀌는 데 기여했습니다. 화학자들의 가정은 다음과 같은 형태로 설득력 있는 증거를 받았습니다. 수학 공식그리고 단순한 관계, 그리고 실험 결과를 통해 이제 광범위한 결론을 도출할 수 있게 되었습니다. 또한 이탈리아 연구진은 구조입자 수의 정량적 특성을 도출했다. 화학 원소. 아보가드로 수는 이후 현대 물리학과 화학에서 가장 중요한 상수 중 하나가 되었습니다.

체적 관계의 법칙

가스 반응을 발견한 영예는 18세기 후반 프랑스 과학자 게이뤼삭의 몫입니다. 이 연구원은 가스 팽창과 관련된 모든 반응을 지배하는 잘 알려진 법칙을 세상에 제시했습니다. Gay-Lussac은 반응 전의 가스 부피와 화학적 상호작용으로 인한 부피를 측정했습니다. 실험 결과, 과학자는 단순 체적 관계의 법칙이라는 결론에 도달했습니다. 그 본질은 전후의 가스량이 작은 정수로 서로 관련되어 있다는 것입니다.

예를 들어, 산소 1부피와 수소 2부피에 해당하는 기체 물질이 상호작용하면 2부피의 증기수가 얻어지는 식입니다.

Gay-Lussac의 법칙은 모든 부피 측정이 동일한 압력과 온도에서 발생하는 경우 유효합니다. 이 법칙은 이탈리아 물리학자 아보가드로에게 매우 중요한 것으로 밝혀졌습니다. 이에 따라 그는 기체의 화학 및 물리학에 광범위한 영향을 미치는 가설을 도출하고 아보가드로 수를 계산했습니다.

이탈리아 과학자

아보가드로의 법칙

1811년에 아보가드로는 일정한 온도와 압력에서 같은 양의 임의의 기체에는 같은 수의 분자가 포함되어 있다는 사실을 이해하게 되었습니다.

나중에 이탈리아 과학자의 이름을 딴 이 법은 물질의 가장 작은 입자인 분자에 대한 아이디어를 과학에 도입했습니다. 화학은 실증과학과 정량과학으로 나누어졌습니다. 아보가드로는 특히 원자와 분자가 같은 것이 아니며 원자가 모든 분자의 구성 요소라는 점을 강조했습니다.

이탈리아 연구원의 법칙을 통해 그는 다양한 가스 분자의 원자 수에 대한 결론에 도달할 수 있었습니다. 예를 들어, 그는 아보가드로의 법칙을 추론한 후 산소, 수소, 염소, 질소와 같은 기체 분자가 두 개의 원자로 구성된다는 가정을 확인했습니다. 또한 서로 다른 원자로 구성된 원소의 원자 질량과 분자 질량을 확립하는 것도 가능해졌습니다.

원자 및 분자 질량

원소의 원자량을 계산할 때 처음에는 가장 가벼운 화학 물질인 수소의 질량을 측정 단위로 사용했습니다. 그러나 많은 원자 질량 화학 물질산소 화합물의 비율로 계산됩니다. 즉, 산소와 수소의 비율은 16:1로 간주됩니다. 이 공식은 측정이 다소 불편하여 지구상에서 가장 흔한 물질인 탄소 동위원소의 질량을 원자질량의 표준으로 삼았다.

다양한 기체 물질의 질량을 분자 당량으로 결정하는 원리는 아보가드로의 법칙에 기초합니다. 1961년에 채택되었다. 하나의 시스템탄소 12 C 동위원소 질량의 1/12에 해당하는 기존 단위를 기반으로 하는 상대 원자량 계산. 원자 질량 단위의 약식 이름은 a.m.u입니다. 이 척도에 따르면, 원자 질량산소는 15.999 amu이고 탄소는 1.0079 amu입니다. 이것이 새로운 정의가 발생한 방법입니다. 상대 원자 질량은 amu로 표현되는 물질의 원자 질량입니다.

물질 분자의 질량

모든 물질은 분자로 구성됩니다. 그러한 분자의 질량은 amu로 표시됩니다. 이 값은 구성을 구성하는 모든 원자의 합과 같습니다. 예를 들어, 수소 분자의 질량은 2.0158 amu, 즉 1.0079 x 2이고 물의 분자 질량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다. 화학식 H 2 O. 두 개의 수소 원자와 단일 산소 원자의 합은 18.0152amu입니다.

각 물질의 원자 질량 값을 일반적으로 상대 분자 질량이라고 합니다.

최근까지는 '원자질량'이라는 개념 대신 '원자량'이라는 표현을 사용했다. 현재는 사용되지 않지만 여전히 오래된 교과서와 과학 저작물에서 발견됩니다.

물질량의 단위

부피 및 질량 단위와 함께 화학에서는 두더지라고 불리는 물질의 양을 측정하는 특별한 단위를 사용합니다. 이 단위는 12g의 탄소 동위원소 12C에 포함된 만큼의 분자, 원자 및 기타 구조 입자를 포함하는 물질의 양을 나타냅니다. 실용적인 응용 프로그램물질의 몰수를 고려할 때 이온, 원자 또는 분자 등 어떤 특정 원소 입자가 의미되는지 고려해야 합니다. 예를 들어, H + 이온의 몰수와 H 2 분자의 몰수는 완전히 다른 측정값입니다.

현재 물질 1몰당 물질의 양은 매우 정확하게 측정됩니다.

실제 계산에 따르면 1몰의 구조 단위 수는 6.02 x 10 23입니다. 이 상수를 아보가드로 수(Avogadro's number)라고 합니다. 이탈리아 과학자의 이름을 딴 이 화학량은 내부 구조, 구성 및 기원에 관계없이 모든 물질의 몰당 구조 단위 수를 나타냅니다.

몰 질량

화학에서는 물질 1몰의 질량을 "몰질량"이라고 합니다. 이 단위는 g/mol 비율로 표시됩니다. 실제로 몰 질량 값을 사용하면 수소의 몰 질량은 2.02158 g/mol, 산소는 1.0079 g/mol 등임을 알 수 있습니다.

아보가드로 법칙의 결과

아보가드로의 법칙은 기체의 부피를 계산할 때 물질의 양을 결정하는 데 매우 적용 가능합니다. 일정한 조건에서 동일한 수의 기체 물질 분자는 동일한 부피를 차지합니다. 반면에 모든 물질 1몰에는 일정한 수의 분자가 포함되어 있습니다. 결론은 다음과 같습니다. 일정한 온도와 압력에서 기체 물질 1몰은 일정한 부피를 차지하고 동일한 수의 분자를 포함합니다. 아보가드로 수는 1몰의 가스에 6.02 x 1023개의 분자가 포함되어 있음을 나타냅니다.

정상 조건의 가스량 계산

화학의 일반적인 조건은 다음과 같습니다. 대기압 760mmHg 미술. 온도는 0oC입니다. 이러한 매개변수를 사용하면 1리터의 산소 질량이 1.43kg이라는 것이 실험적으로 확립되었습니다. 따라서 산소 1몰의 부피는 22.4리터이다. 어떤 가스의 부피를 계산해도 결과는 같은 값을 나타냈습니다. 따라서 아보가드로 상수는 다양한 기체 물질의 부피에 관한 또 다른 결론을 내렸습니다. 정상적인 조건에서 기체 원소 1몰은 22.4리터를 차지합니다. 이 일정한 값을 가스의 몰부피라고 합니다.