Avogadro i numer jego nazwiska

Avogadro i numer jego nazwiska

Evgeny Meylikhov,
doktor nauk fizycznych i matematycznych
"Nauka i życie" №4, 2017

Włoski naukowiec Amedeo Avogadro, współczesny A.S. Puszkin, jako pierwszy zrozumiał, że liczba atomów (cząsteczek) w jednym gramie atomu (mol) substancji jest taka sama dla wszystkich substancji. Znajomość tej liczby otwiera drogę do oceny wielkości atomów (cząsteczek). W trakcie życia Avogadro jego hipoteza nie została należycie uznana. Historia numeru Avogadro poświęcona jest nowej książce Eugeniusza Zalmanovicha Meilikhova, profesora Moskiewskiego Instytutu Fizyki i Technologii, głównego badacza Instytutu Kurchatowa.

Gdyby na skutek jakiejkolwiek światowej katastrofy cała nagromadzona wiedza została zniszczona i tylko jedna fraza dotrze do przyszłych pokoleń istot żywych, to jakie oświadczenie składające się z najmniejszej liczby słów przyniesie największą informację? Wierzę, że jest to hipoteza atomowa: wszystkie ciała składają się z atomów – małych ciał, które są w ciągłym ruchu.

R. Feynman, "Feynman Lectures on Physics"

Liczba Avogadro (stała Avogadro, stała Avogadro) jest zdefiniowana jako liczba atomów w 12 gramach czystego izotopu węgla-12 (12C) Jest zwykle określane jako NA, rzadziej L. Wartość liczby Avogadro zalecana przez CODATA (grupa robocza ds. Stałych podstawowych) w 2015 r .: NA = 6,02214082(11) · 1023 kret−1. Mole to ilość substancji, która zawiera NA elementy strukturalne (to znaczy tyle elementów, ile jest atomów w 12 g 12C), a elementami strukturalnymi są zwykle atomy, cząsteczki, jony itd. Z definicji jednostka masy atomowej (a. E. M.) To 1/12 masy atomu 12C. Jeden mol (gram-mol) substancji ma masę (masę molową), która wyrażona w gramach jest liczbowo równa masie cząsteczkowej substancji (wyrażonej w jednostkach masy atomowej). Na przykład: 1 mol sodu ma masę 22,9898 gi zawiera (w przybliżeniu) 6,02 · 1023 atomy, 1 mol fluorku wapnia CaF2 ma masę (40,08 + 2 · 18,998) = 78,076 gi zawiera (w przybliżeniu) 6,02 · 1023 cząsteczki.

Pod koniec 2011 r. Na XXIV Ogólnej Konferencji Miar i Wag został przyjęty jednogłośnie wniosek w sprawie określenia mola w przyszłej wersji Międzynarodowego Systemu Jednostek (SI) w taki sposób, aby uniknąć przywiązania do definicji gramu. Zakłada się, że w 2018 roku mole zostaną określone bezpośrednio przez liczbę Avogadro, do której zostanie przypisana dokładna (bez błędu) wartość, na podstawie wyników pomiarów zalecanych przez CODATĘ.Na razie numer Avogadro nie jest miarą z definicji, ale mierzalną ilością.

Ta stała nosi imię słynnego włoskiego chemika Amedeo Avogadro (1776-1856), który, chociaż sam nie znał tej liczby, ale zrozumiał, że była to bardzo duża ilość. Na początku rozwoju teorii atomowej Avogadro wysunął hipotezę (1811), zgodnie z którą w tej samej temperaturze i ciśnieniu równe objętości gazów doskonałych zawierają taką samą liczbę cząsteczek. Później wykazano, że ta hipoteza jest konsekwencją kinetycznej teorii gazów, a teraz jest znana jako prawo Avogadro. Można go sformułować w następujący sposób: jeden mol dowolnego gazu o tej samej temperaturze i ciśnieniu zajmuje taką samą objętość, w normalnych warunkach wynosi 22,41383 l (warunki normalne odpowiadają ciśnieniu P0 = 1 atm i temperatura T0 = 273,15 K). Ta ilość jest znana jako objętość gazu molowego.

Pierwsza próba znalezienia liczby cząsteczek zajmujących daną objętość została podjęta w 1865 roku przez Y. Loshmidta. Z jego obliczeń wynika, że ​​liczba cząsteczek na jednostkę objętości powietrza wynosi 1,8 · 1018 patrz−3okazało się to około 15 razy mniejsze niż poprawna wartość. Osiem lat później, J.Maxwell dokładniej ocenił: 1,9 · 1019 patrz−3. Wreszcie, w 1908 roku, Perrin dał możliwą do zaakceptowania ocenę: NA = 6,8 · 1023 kret−1 Liczby Avogadro znalezione podczas eksperymentów na ruchu Browna.

Od tego czasu opracowano dużą liczbę niezależnych metod oznaczania liczby Avogadro, a dokładniejsze pomiary wykazały, że w rzeczywistości 1 cm3 idealny gaz w normalnych warunkach zawiera (w przybliżeniu) 2,69 · 1019 cząsteczki. Ta wartość jest nazywana liczbą (lub stałą) Loshmidta. Odpowiada numerowi Avogadro NA ≈ 6,02 · 1023.

Liczba Avogadro jest jedną z ważnych stałych fizycznych, które odegrały dużą rolę w rozwoju nauk przyrodniczych. Ale czy jest to "uniwersalna (podstawowa) stała fizyczna"? Sam ten termin nie jest zdefiniowany i jest zwykle związany z mniej lub bardziej szczegółową tabelą wartości liczbowych stałych fizycznych, które powinny być używane przy rozwiązywaniu problemów. W związku z tym podstawowe stałe fizyczne są często uważane za wielkości, które nie są stałymi natury i zawdzięczają swoje istnienie tylko wybranemu systemowi jednostek (takich jak na przykład stała próżnia magnetyczna i elektryczna) lub warunkowym umowom międzynarodowym (takim jak na przykład jednostka masy atomowej) .Wśród podstawowych stałych często zawierają wiele pochodnych wielkości (na przykład stała gazu Rklasyczny promień elektronu re = e2 / mec2 itp.) lub, jak w przypadku objętości molowej, wartość niektórych parametrów fizycznych związanych ze specyficznymi warunkami eksperymentalnymi, które są wybrane tylko ze względu na wygodę (ciśnienie 1 atm i temperatura 273,15 K). Z tego punktu widzenia liczba Avogadro jest prawdziwie podstawową stałą.

Historia i rozwój metod ustalania tej liczby jest przedmiotem tej książki. Epos trwał około 200 lat i na różnych etapach był związany z różnymi modelami fizycznymi i teoriami, z których wiele nie straciło na aktualności. Najjaśniejsze umysły naukowe mają rękę w tej historii – wystarczy wymienić A. Avogadro, J. Loshmidt, J. Maxwell, J. Perrin, A. Einstein, M. Smoluhovsky. Lista mogłaby się ciągnąć …

Autor musi przyznać, że pomysł książki nie należał do niego, ale do Lwa Fiodorowicza Soloveichika – jego kolegi z klasy w Moskiewskim Instytucie Fizyki i Technologii, osoby, która zajmowała się badaniami stosowanymi i rozwojem, ale pozostała romantycznym fizykiem w sercu.Jest to osoba, która (jedna z niewielu) kontynuuje "w naszym okrutnym wieku" walkę o prawdziwą "wyższą" wychowanie fizyczne w Rosji, docenia i najlepiej, jak potrafi, promuje piękno i elegancję fizycznych idei. Wiadomo, że z wątku, który A. S. Puszkin przedstawił N. V Gogolowi, powstała genialna komedia. Oczywiście tak nie jest, ale może ta książka też będzie dla kogoś przydatna.

Ta książka nie jest dziełem popularnonaukowym, choć na pierwszy rzut oka może się tak wydawać. Na pewnym tle historycznym omawia poważną fizykę, używa poważnej matematyki i omawia raczej złożone modele naukowe. W rzeczywistości książka składa się z dwóch (nie zawsze ostro odgraniczonych) części zaprojektowanych dla różnych czytelników – jedna może wydawać się interesująca z historycznego i chemicznego punktu widzenia, podczas gdy inne mogą skupiać się na fizycznej i matematycznej stronie problemu. Autor miał na myśli ciekawskiego czytelnika – studenta fizykalnego lub chemicznego, nie obcy matematyce i entuzjastycznie nastawiony do historii nauki. Czy są tacy uczniowie? Autor nie zna dokładnej odpowiedzi na to pytanie, ale na podstawie własnego doświadczenia ma nadzieję, że tak jest.

Wprowadzenie (skrót) do książki: Meilikhov EZ, numer Avogadro. Jak zobaczyć atom. – Dolgoprudny: ID "Intellect", 2017 r.


Like this post? Please share to your friends:

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