一定の平均値原子質量単位

30.09.2019

A. S. プーシキンと同時代のイタリアの科学者アメデオアボガドロは、物質の 1 グラム原子 (モル) に含まれる原子 (分子) の数がすべての物質で同じであることを最初に理解しました。この数値を知ることで、原子 (分子) のサイズを推定する道が開かれます。アボガドロの生涯において、彼の仮説は正当な評価を受けませんでした。アボガドロ数の歴史に捧げる新しい本エフゲニー・ザルマノヴィッチ・メイリホフ氏、MIPT教授、国立研究センター「クルチャトフ研究所」主任研究員。

何らかの地球規模の大惨事の結果として、蓄積された知識がすべて破壊され、たった 1 つのフレーズだけが将来の世代の生物に伝わったとしたら、そのとき、最小限の単語で構成されたどのような声明がもたらすでしょうか。最も多くの情報? これが原子仮説だと思います。<...>すべての物体は原子、つまり継続的に運動する小さな物体で構成されています。

R. ファインマン「ファインマン物理学講義」

アボガドロ数 (アボガドロ定数、アボガドロ定数) は、純粋な同位体炭素 12 (12 C) 12 グラム中の原子の数として定義されます。通常は次のように指定されます N A、あまり一般的ではありません L。 2015 年に CODATA (基本定数ワーキンググループ) によって推奨されたアボガドロ数の値: N A = 6.02214082(11) 10 23 モル -1。モルとは、含まれている物質の量のことです Nあ構造要素(つまり、12 g の 12 C に含まれる原子と同じ数の元素)、構成要素は通常、原子、分子、イオンなどです。定義により、原子質量単位 (a.m.u.) は 1/12 に等しいです。原子の質量の 12 C。物質の 1 モル (グラムモル) は、グラムで表すと、その物質の分子量 (原子質量単位で表す) と数値的に等しい質量 (モル質量) を持ちます。。たとえば、1 モルのナトリウムの質量は 22.9898 g で、(約) 6.02 10 23 個の原子が含まれます。1 モルのフッ化カルシウム CaF 2 の質量は (40.08 + 2 18.998) = 78.076 g で、(約) 6 個の原子が含まれます。 02 · 10 23 分子。

2011 年末、第 24 回度量衡総会で、国際単位系 (SI) の将来のバージョンにおいてモルの定義との関連を避ける方法でモルを定義するという提案が全会一致で採択されました。グラムの。 2018年には、モルはアボガドロ数によって直接決定され、CODATAが推奨する測定結果に基づいて正確な(誤差のない)値が割り当てられると予想されています。それまでの間、アボガドロ数は受け入れられた値ではなく、測定可能な値です。

この定数は、有名なイタリアの化学者アメデオアボガドロ (1776 ～ 1856 年) にちなんで名付けられました。彼自身はこの数値を知りませんでしたが、それが非常に大きな値であることを理解していたのです。原子理論の発展の黎明期に、アボガドロは仮説 (1811 年) を提唱しました。それによると、同じ温度と圧力では、等しい体積の理想気体には以下のものが含まれます。同じ番号分子。後に、この仮説は結果であることが判明しました運動理論ガスであり、現在はアボガドロの法則として知られています。これは次のように定式化できます。同じ温度および圧力の気体 1 モルは、同じ体積を占めます。通常の状態 22.41383 l に相当します (通常の状態は圧力に相当します) P 0 = 1気圧と温度 T 0 = 273.15 K)。この量は、ガスのモル体積として知られています。

特定の体積を占める分子の数を見つける最初の試みは、1865 年に J. ロシュミットによって行われました。彼の計算から、空気の単位体積あたりの分子数は 1.8×10 18 cm -3 であることがわかり、これは約 15 分の 1 であることが判明しました。正しい値。 8 年後、J. マクスウェルは、より真実に近い推定値、1.9 · 10 19 cm -3 を与えました。最後に、1908 年に、ペリンは受け入れられる評価を与えています。 N A = 6.8 10 23 mol −1 アボガドロ数。ブラウン運動の実験から判明。

それ以来開発されてきました多数のアボガドロ数を決定するための独立した方法とより正確な測定により、実際、通常の条件下での理想気体 1 cm 3 には (約) 2.69 x 10 19 の分子が含まれることが示されました。この量はロシュミット数 (または定数) と呼ばれます。アボガドロ数に相当する N A ≈ 6.02 · 10 23 。

アボガドロ数は、開発に大きな役割を果たした重要な物理定数の 1 つです。自然科学。しかし、それは「普遍的な（基本的な）物理定数」なのでしょうか？この用語自体は未定義であり、通常、問題を解決する際に使用する必要がある物理定数の数値の多かれ少なかれ詳細な表に関連付けられています。この点に関して、基本的な物理定数は、自然界の定数ではなく、選択された単位系 (真空の磁気定数や電気定数など) または従来の国際協定 (原子質量単位）。基本定数には、多くの導出量 (たとえば、気体定数など) が含まれることがよくあります。 R、古典的な電子半径 r e = e 2 / メートル e c 2など）または、次の場合のようにモル体積、特定の実験条件に関連するいくつかの物理パラメータの値であり、便宜上の理由でのみ選択されました（圧力 1 気圧および温度 273.15 K）。この観点からすると、アボガドロ数は真に基本的な定数です。

この本は、この数値を決定する方法の歴史と開発に焦点を当てています。この叙事詩は約 200 年続き、さまざまな段階でさまざまな物理モデルや理論と関連付けられましたが、その多くは今日でも関連性を失っていません。 A. アボガドロ、J. ロシュミット、J. マクスウェル、J. ペリン、A. アインシュタイン、M. スモルコウスキーなど、最も聡明な科学的頭脳がこの物語に関与しました。リストはさらに続く可能性があります...

著者は、この本のアイデアは自分のものではなく、モスクワ大学のクラスメートであるレフ・フェドロヴィチ・ソロヴェイチクのものであることを認めなければなりません物理工科大学、婚約していた人応用研究しかし、本質的にはロマンティックな物理学者であり続けました。この人は（数少ない人物の一人で）「残酷な時代にあっても」ロシアで真の「より高度な」物理教育を求めて闘い続け、物理的概念の美しさと優美さを高く評価し、能力の限り推進している人物である。。 A. S. プーシキンがN. V. ゴーゴリに与えたプロットから、素晴らしいコメディが生まれたことが知られています。もちろん、今回はそうではありませんが、もしかしたらこの本も誰かにとって役に立つかもしれません。

一見するとそう見えるかもしれませんが、この本は「ポピュラーサイエンス」作品ではありません。歴史的背景に照らして本格的な物理学を論じ、本格的な数学を使用し、かなり複雑な科学モデルについて論じます。実際、この本は 2 つの部分 (必ずしも明確に区切られているわけではありません) で構成されており、さまざまな読者向けに設計されています。歴史的および化学的な観点から興味深いと感じる人もいるでしょうし、問題の物理的および数学的側面に焦点を当てている人もいるでしょう。著者は好奇心旺盛な読者、つまり数学に無縁ではなく、科学の歴史に熱心な物理学部か化学学部の学生を念頭に置いていました。そんな生徒いるの？著者はこの質問に対する正確な答えを知りませんが、彼自身の経験に基づいて、答えがあることを願っています。

本の紹介（省略）：メイリホフE.Z.アボガドロの番号。原子の見方。 - ドルゴプルドヌイ: 出版社「インテリジェンス」、2017 年。

原子質量単位。アボガドロ数

物質は分子から構成されています。分子とは最小の粒子を意味しますこの物質の、保存化学的性質この物質の。

リーダー: 分子の質量はどの単位で測定されますか?

著者: 分子の質量は、トンなどの任意の質量単位で測定できますが、分子の質量は非常に小さいため (~10 ～ 23 g)、 便宜上特殊部隊を導入しました - 原子質量単位（午前）。

原子質量単位は炭素原子 6 C 12 の質量に等しい値と呼ばれます。

６Ｃ１２という表記は、１２ａｍｕの質量を有する炭素原子を意味する。そして核電荷は6つの素電荷です。同様に、92 U 235 は質量 235 amu のウラン原子です。原子核の電荷は 92 素電荷、 8 O 16 は質量 16 amu の酸素原子、原子核の電荷は 8 素電荷などです。

リーダー: 質量の原子単位として選ばれたのはなぜですか? （ないまたは ) 酸素やプルトニウムではなく、原子、具体的には炭素の質量の一部ですか?

1 g » 6.02×10 23 amu であることが実験的に確立されています。

1 g の質量が 1 amu の何倍であるかを示す数をといいます。 アボガドロ数：NＡ＝６．０２×１０２３．

ここから

N A × (1 amu) = 1 g (5.1)

電子の質量と陽子と中性子の質量の差を無視すると、アボガドロ数は、1 つの質量を形成するために必要な陽子 (または、ほぼ同じものである水素原子) の数をおおよそ示していると言えます。 1 g (図 5.1)。

モグラ

原子質量単位で表される分子の質量は、と呼ばれます。 相対分子量 .

指定された氏(r– 相対から – 相対)、例:

午前 12 時 = 午前 235 時

特定の物質の分子に含まれる原子質量単位の数と同じグラム数の特定の物質を含む物質の一部をと呼びます。祈る(1モル).

例: 1) 水素 H2 の相対分子量: したがって、1 モルの水素の質量は 2 g です。

2) 二酸化炭素 CO 2 の相対分子量:

12アム + 午前2時×16時 = 44アム

したがって、1 モルの CO 2 の質量は 44 g です。

声明。あらゆる物質の 1 モルには、同じ数の分子が含まれています。 N A=6.02×10 23個

証拠。物質の相対分子量を考えてみます。氏(午前) = 氏×（1アム）。次に、定義によれば、特定の物質の 1 モルは質量を持ちます。氏(d) = 氏×(1g) させて Nは 1 モル内の分子の数です。

N×（１分子の質量）＝（１モルの質量）、

モルは、SI の基本測定単位です。

コメント。モルは別の方法で定義できます。1 モルは N A = = この物質の 6.02×10 23 分子。そうすれば、1モルの質量は以下に等しいことが容易に理解できます。氏(G)。確かに分子1個には質量がある氏(午前)、つまり

(1分子の質量) = 氏×（1アム）、

(1モルの質量) = N A ×(分子1個の質量) =

= Nあ× 氏× (1アム) = .

1モルの質量はと呼ばれます モル質量この物質の。

リーダー：質量を取ると Tモル質量が m である物質の場合、それは何モルになりますか?

覚えておきましょう:

リーダー: m はどの SI 単位で測定する必要がありますか?

、[m] = kg/mol。

たとえば、水素のモル質量

から通学コース化学では、物質を 1 モル取り出すと、その中に 6.02214084(18).10^23 個の原子または他の構造要素 (分子、イオンなど) が含まれることがわかっています。便宜上、アボガドロ数は通常、6.02 という形式で書かれます。 10^23。

しかし、なぜアボガドロの定数 (ウクライナ語で「アボガドロになった」) がまさにこの値と等しいのでしょうか? この質問に対する答えは教科書にはなく、化学史家が最も多くの答えを提供しています。異なるバージョン。アボガドロ数にはある意味があるようです秘密の意味。結局のところ、円周率、フィボナッチ数、7 (東の 8)、13 などを含む魔法の数字が存在します。私たちは情報真空と闘います。アメデオ・アボガドロが誰であるか、また、彼が策定した法則と彼が発見した定数に加えて、なぜ月のクレーターにもこの科学者に敬意を表して名前が付けられたのかについては話しません。これについてはすでに多くの記事が書かれています。

正確に言うと、私は特定の体積内の分子や原子を数えることに関与していませんでした。気体の分子の数を調べようとした最初の人物

同じ圧力と温度で所定の体積に含まれる物質を発見したのはジョセフ・ロシュミットで、これは 1865 年のことでした。実験の結果、ロシュミットは、気体は 1 立方センチメートル中に存在するという結論に達しました。通常の状態は 2.68675 です。 10^19 分子。

その後、アボガドロ数を決定するための独立した方法が発明され、その結果はほぼ一貫していたので、これは再び分子の実際の存在を支持するものとなりました。の上現時点でメソッドの数は 60 を超えましたが、近年科学者たちは、「キログラム」という用語の新しい定義を導入するために、推定の精度をさらに向上させようとしています。これまでのところ、キログラムは基本的な定義なしに、選択された材料規格と比較されてきました。

しかし、なぜこの定数が 6.022 に等しいのかという質問に戻りましょう。 10^23?

化学では1973年に計算の便宜を図るために「物質量」という概念を導入することが提案されました。モルは量を測定するための基本単位になりました。 IUPAC の勧告によれば、あらゆる物質の量は、その特定の素粒子の数に比例します。比例係数は物質の種類に依存せず、アボガドロ数はその逆数になります。

わかりやすくするために、例を挙げてみましょう。原子質量単位の定義からわかるように、1 a.m. 1 個の炭素原子 12C の質量の 12 分の 1 に相当し、1.66053878.10^(-24) グラムです。 1アミュを掛けると。アボガドロ定数により、1.000 g/mol が得られます。ここで、たとえばベリリウムを考えてみましょう。表によると、ベリリウム原子 1 個の質量は 9.01 amu です。この元素の原子 1 モルが何に等しいかを計算してみましょう。

6.02 x 10^23 mol-1 * 1.66053878x10^(－24) グラム * 9.01 = 9.01 グラム/モル。

したがって、数値的には原子のものと一致することがわかります。

アボガドロの定数は、モル質量が原子または無次元の量、つまり相対的な分子に対応するように特別に選択されました。アボガドロ数は、一方では質量の原子単位に、他方ではその外観に負っていると言えます。質量を比較するために一般的に受け入れられている単位、グラム。

N A = 6.022 141 79(30)×10 23 モル -1。

アボガドロの法則

原子理論 () の発展の黎明期に、A. アボガドロは、同じ温度と圧力では、同じ体積の理想気体には同じ数の分子が含まれるという仮説を提唱しました。この仮説は後に運動理論の必然的な結果であることが示され、現在ではアボガドロの法則として知られています。これは次のように定式化できます。同じ温度および圧力の任意の気体 1 モルは、通常の条件下では同じ体積を占めます。 22,41383 。この量は、ガスのモル体積として知られています。

アボガドロ自身は、所定の体積内の分子の数を推定しませんでしたが、これが非常に大きな値であることは理解していました。特定の体積を占める分子の数を見つける最初の試みは、J. Loschmidt によって行われました。通常の条件下での理想気体 1 cm3 には 2.68675 · 10 19 個の分子が含まれることがわかりました。この科学者の名前にちなんで、示された値はロシュミット数 (または定数) と呼ばれました。それ以来、アボガドロ数を決定するための多数の独立した方法が開発されました。得られた値間の優れた一致は、分子が実際に存在することの説得力のある証拠です。

定数間の関係

ボルツマン定数の積、ユニバーサル気体定数により、 R=kN A.
ファラデー定数は素電荷とアボガドロ数の積で表されます。 F=eN A.

こちらも参照

ウィキメディア財団。

2010年。

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他の辞書で「アボガドロ定数」が何であるかを確認してください。- Avogadro konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. アボガドロ定数。アボガドロの数 vok. アボガドロ・コンスタンテ、f; アボガドロシェ・コンスタンテ、フロス。アボガドロの定数 f; アボガドロ数、n プランク。アボガドロ定数、f; nombre… … フィジコスの終着点 žodynas - Avogadro konstanta statusas T sritis Energetika apibrėžtis Apibrėžtį žr。プライド。 priedas(ai) MS Word 形式: engl. アボガドロの絶え間ないヴォク。アボガドロ・コンスタンテ、f; アボガドロシェ・コンスタンテ、フロス。アボガドロの定数 f; 絶え間ない... ...

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アボガドロ・アメデオ (1776 年 8 月 8 日、トリノ、-1856 年 7 月 9 日、同上)、イタリアの物理学者、化学者。彼は法律の学位を取得し、その後物理学と数学を学びました。特派員（1804年）、一般学会員（1819年）、そして学部長……。

- (アボガドロ) アメデオ (1776 年 9 月 8 日、トリノ、1856 年 9 月 7 日、同上)、イタリアの物理学者、化学者。彼は法律の学位を取得し、その後物理学と数学を学びました。特派員（1804年）、一般学者（1819年）、そして物理学科部長…… ソビエト大百科事典

通常、で表される微細構造定数は、電磁相互作用の強さを特徴付ける基本的な物理定数です。これは、1916 年にドイツの物理学者アーノルド・ゾンマーフェルトによって対策として導入されました。 ... ... Wikipedia

- (アボガドロ数)、単位内の構造要素 (原子、分子、イオンなど) の数。 va 内の va の数 (1 つの桟橋内)。 A. アボガドロに敬意を表して命名され、NA と指定されます。 A.p. は、多重度を決定するために不可欠な基本的な物理定数の 1 つです。物理百科事典

絶え間ない- 使用範囲内で一定の値を持つ量。 (1) P. アボガドロはアボガドロと同じです (参照)。 (2) P. ボルツマンエネルギーに関する普遍的熱力学量素粒子彼女の体温とともに。 k、…で示されますポリテクニック大百科事典

本

物理定数の伝記。普遍的な物理定数に関する興味深い物語。第46号
物理定数の伝記。普遍的な物理定数に関する興味深い物語、O. P. スピリドノフ。本物の本普遍的な物理定数と物理学の発展におけるそれらの重要な役割の考察に専念しています。この本の目的は、物理学の歴史における登場について一般的な形式で伝えることです...

化学におけるアボガドロの法則は、ガスの体積、モル質量、ガス状物質の量、およびガスの相対密度を計算するのに役立ちます。この仮説は 1811 年にアメデオアボガドロによって定式化され、後に実験的に確認されました。

法

ジョゼフ・ゲイ＝リュサックは 1808 年に初めてガス反応を研究しました。彼は法律を制定した熱膨張塩化水素とアンモニア (2 つのガス) から得られるガスと体積比結晶性物質- NH 4 Cl (塩化アンモニウム)。それを作成するには、同じ体積のガスを採取する必要があることが判明しました。さらに、1 つのガスが過剰な場合、「余分な」部分は反応後も使用されずに残ります。

少し後、アボガドロは、同じ温度と圧力では、同じ体積の気体には同じ数の分子が含まれるという結論を定式化しました。さらに、ガスは異なる化学的および物理的特性を持つ場合があります。

米。 1. アメデオ・アボガドロ。

アボガドロの法則には 2 つの結果があります。

初め - 1モルの気体は、等しい条件下では同じ体積を占めます。
2番 - 2 つのガスの等体積の質量の比は、それらのモル質量の比に等しく、一方のガスのもう一方のガスに対する相対密度を表します (D で示されます)。

通常の状態 (n.s.) は、圧力 P=101.3 kPa (1 atm) および温度 T=273 K (0°C) であると考えられます。通常の状態では、ガスのモル体積（物質の体積をその量で割ったもの）は 22.4 l/mol、つまり 22.4 l/mol です。 1 モルの気体 (6.02 ∙ 10 23 分子 - アボガドロの定数) は 22.4 リットルの体積を占めます。モル体積 (V m) は一定の値です。

米。 2. 通常の状態。

問題解決

この法律の主な重要性は、化学計算を実行できることです。法則の最初の帰結に基づいて、次の式を使用して体積から気体物質の量を計算できます。

ここで、V はガスの体積、V m はモル体積、n はモル単位で測定された物質の量です。

アボガドロの法則からの 2 番目の結論は、相対ガス密度 (ρ) の計算に関するものです。密度は、m/V という式を使用して計算されます。 1 モルの気体を考えると、密度の式は次のようになります。

ρ（気体）＝M/V・m、

ここで、M は 1 モルの質量、つまりモル質量。

あるガスの密度を別のガスから計算するには、それらのガスの密度を知る必要があります。一般式気体の相対密度は次のようになります。

D (y) x = ρ(x) / ρ(y)、

ここで、ρ(x) は 1 つのガスの密度、ρ(y) は 2 番目のガスの密度です。

密度の計算を式に代入すると、次のようになります。

D (y) x = M(x) / V m / M(y) / V m 。

モル体積は減少して残ります

D (y) x = M(x) / M(y)。

考えてみましょう実用化 2 つの問題の例を使用して法則を説明します。

MgCO 3 が酸化マグネシウムと二酸化炭素に分解する際、6 molのMgCO 3 から何リットルのCO 2 が得られますか(n.s.)?
水素および空気中の CO 2 の相対密度はどれくらいですか?

まずは最初の問題を解決しましょう。

n(MgCO 3) = 6 モル

MgCO 3 = MgO+CO 2

炭酸マグネシウムと二酸化炭素の量は同じ（それぞれ1分子）なので、n(CO 2) = n(MgCO 3) = 6 molです。式 n = V/V m から体積を計算できます。

V = nV m、つまり V(CO 2) = n(CO 2) ∙ V m = 6 mol ∙ 22.4 l/mol = 134.4 l

答え: V(CO 2) = 134.4 l

2 番目の問題の解決策:

Ｄ（Ｈ２）ＣＯ２＝Ｍ（ＣＯ２）／Ｍ（Ｈ２）＝４４ｇ／モル／２ｇ／モル＝２２；
Ｄ（空気）ＣＯ２＝Ｍ（ＣＯ２）／Ｍ（空気）＝４４ｇ／モル／２９ｇ／モル＝１．５２。

米。 3. 体積と相対密度による物質の量の公式。

アボガドロの法則の公式は気体物質に対してのみ機能します。液体や固体には適用されません。

私たちは何を学んだのでしょうか?

法則の定式化によれば、同じ条件下で同じ体積のガスには同じ数の分子が含まれます。通常の条件 (n.s.) では、モル体積の値は一定です。ガスの V m は常に 22.4 l/mol に等しくなります。通常の条件下では、異なるガスの同じ数の分子が同じ体積を占めるという法則と、あるガスと別のガスの相対密度、つまりあるガスのモル質量とそのガスのモル質量の比から導き出されます。 2本目のガス。