¿Por qué fue el número de Avogadro elegido para ser el valor que es?

Question

Entiendo que el mole es una útil forma de medición y comprensión de la atómica cantidades. Sin embargo, no puedo encontrar en cualquier lugar en la web ¿por qué es, que el número de Avogadro fue elegido como $6.022\times10^{23}$. También entiendo que no es necesario conocer la historia de la serie con el fin de aplicarlo. Pero me parece que el número no fueron elegidos arbitrariamente.

Además, ¿cómo es que los químicos ir sobre la estimación de la masa atómica de un elemento?

Espero que mi pregunta no es un duplicado, pero yo simplemente no puede encontrar las respuestas en otro lugar.

Answer 1

¿Por qué fue el número de Avogadro elegido para ser el valor que es?

Su pregunta implica que usted ya sabe que fue una elección en lugar de algo derivado de un primer principio. Hay algunos números que se obtienen a partir de primeros principios. En matemáticas, $\pi$ e $e$ no son una opción, pero puede ser derivada a partir de sus propiedades. En física, la constante de estructura fina no es una opción, pero sería medido para obtener el mismo valor por alienígenas en un planeta diferente (al menos en la medida en que podamos decir).

[...] El número de Avogadro [...]

Para ser correctos, es en realidad de Avogadro constante de $N_A$ que utilizamos más a menudo en química (por las identidades como $k_B = R / N_A$, donde $k_B$ es la constante de Boltzmann y R es la constante universal de los gases). De Avogadro constante tiene la dimensión (en el sistema de unidades SI) de uno dividido por la cantidad de sustancia. Por lo que el número en la parte frontal de la unidad va a cambiar a medida que cambia la unidad, igual que 30 minutos es igual a 0.5 horas, incluso a pesar de que 30 no es igual a 0.5.

También entiendo que no es necesario conocer la historia de la serie con el fin de aplicarlo. Pero me parece que el número no fueron elegidos arbitrariamente.

El valor de Avogadro constante está vinculada a las decisiones que se hicieron cuando la configuración del sistema métrico. No es una definición, la de la metro, que está vinculado a nuestro planeta (para los extranjeros en otro planeta tendría ninguna razón para elegir). El medidor fue elegido para ser aproximadamente 1/10,000,000 º del cuadrante del meridiano de París (he.e distancia de París a Polo Sur al Polo Norte a París dividido por los 4.000.000). Entonces, ellos hicieron un artefacto para definir el medidor exactamente. A continuación, el kilogramo fue elegido para ser aproximadamente la masa de 1/1000 de un metro cúbico de agua (en algunos temperatura). No es casualidad que la densidad del agua es muy cercano a 1 kg/L. de Nuevo, hicieron un artefacto para definir el kilogramo exactamente.

Una vez que el kilogramo se define, de la mole fue elegido para contener el mismo número de partículas (elija su favorito, todos son aproximadamente correctos en este punto) un gramo de protones o neutrones, 16 g de átomos de oxígeno o 12 g de carbono puro-12 átomos.

Cómo son la definición de kilogramo y el mole relativa a la de Avogadro constante?

De Avogadro constante nos dice cuántas partículas hay por mol de partículas. El mol se define con referencia a las bacterias gram y constantes fundamentales de la naturaleza, tales como la masa de un protón o de un solo carbono-12 átomo, por lo que una vez que estas opciones están en su lugar, de Avogadro constante no es una opción.

Relación a las definiciones actuales de las unidades de

Las unidades del SI (incluyendo el metro, el kilogramo y el topo) se definen de una manera diferente el día de hoy, pero sus valores sigue siendo la misma, hasta el número de dígitos significativos. Así que usted todavía puede rastrear la elección de la constante de Avogadro a las elecciones realizadas al definir el metro, el kilogramo y el topo.

Answer 2

En la práctica, la perspectiva histórica químicos y físicos necesarios un número que se utiliza como un factor de conversión de Daltons a gramos para realizar reacciones estequiométricas.

En el principio, Dalton propuso la utilización de la masa del Hidrógeno y asignar un valor de 1 Dalton sin saber cuántos gramos corresponden a 1 de Dalton. Escalas de uso gramos, no daltons de modo científico tiene un factor de conversión. Para hacer que podríamos tomar un gramo de hidrógeno y contar cuántos átomos hay de esto sería el retorno de lo que se denomina constante de Avogadro. En "teoría" esto le dará el mismo resultado también si tomamos 16 gramos de Oxígeno (que tiene 8 protones y 8 neutrones, de modo que aproximadamente el 16 Daltons) y el resultado debe ser el mismo (por supuesto, en la práctica, deberíamos tener en 32 gramos de oxígeno molecular $\ce{O2}$ debido a que el oxígeno atómico no es estable. En la práctica no es así, ya que hay otros factores relacionados con el hecho de que, como Einstein señaló masa también está relacionado con la energía. Los físicos sin embargo utiliza el Oxígeno-16 por un tiempo, luego de que un equipo con la IUPAC y decidió utilizar en 12 gramos de Carbono-12. Los valores de Avogadro costant cambiado un poco pero por fin ahora, después de la de 2019 redefinición del SI unidades de base se ha fijado en un valor. Esta es una forma de la mesa en este artículo (Jensen, William B. "¿por Qué Tiene el Valor de Avogadro Constante Cambiado con el Tiempo?." Revista de educación química 87.12 (2010): 1302-1302).

Table 1. Example Experimental Values for Avogadro's Constant over Time*

|------+-----------+-----------|
| Year | Author    |  Nᴬ/10^23 |
|------+-----------+-----------|
| 1908 | Perrin    |       6.7 |
| 1917 | Mullikan  |     6.064 |
| 1929 | Birge     |    6.0644 |
| 1931 | Bearden   |     6.019 |
| 1945 | Birge     |   6.02338 |
| 1951 | DuMond    |   6.02544 |
| 1965 | Bearden   |  6.022088 |
| 1973 | Cohen     |  6.022045 |
| 1987 | Deslattes |  6.022134 |
| 1994 | Basile    | 6.0221379 |
| 2001 | De Bièvre |  6.021339 |

* A more complete list can be found in ref (3).

Fue la elección del elemento arbitrario?

No, de hecho, la elección del elemento se basa en algunas consideraciones prácticas que inicialmente fue preferido de oxígeno debido a la forma en que se mide el peso estaba usando relaciones entre los compuestos citando la IUPAC publicación:

Berzelius publicado una serie de artículos sobre atómica de las mediciones de peso en la que denunciaba real pesajes junto con los resultados de otros los químicos en una escala de oxígeno es decir, el valor de S = 100. Berzelius sentía que el oxígeno era un buen material de referencia porque es combinada con la la mayoría de los elementos (en química inorgánica) y muchos molecular y atómica los pesos pueden ser medidos directamente. El inconveniente de hidrógeno como un referencia fue que se combinan directamente con un número limitado de los elementos y el peso atómico debe ser evaluado en comparación con el oxígeno. Como el oxígeno, el hidrógeno relación nunca podría ser determinado con absoluta exactitud, cualquier error en esta relación se llevaría por en todos los demás valores de los pesos atómicos.

Cuando, finalmente, iniciar el uso de la espectrometría de masas para la determinación de los pesos que se cambiaron de carbono:

En abril de 1957 en el bar del Hotel Krasnapolski en Amsterdam, Nier sugirió a Mattauch que el 12C = 12 escala masiva se adoptó debido a de carbono del uso como un estándar secundario en masa spectrometry63. También, 12C = 12 implícita aceptable relativa de los cambios en el peso atómico escala, es decir, 42 partes por millón (ppm) en comparación con 275 ppm para la 16O = 16 escala (que no sería aceptable para los químicos). Con entusiasmo, Mattauch hecho un esfuerzo a nivel mundial en la década de 1950 para dar a conocer el 12C = 12 escala y obtener el físico de la aprobación, mientras Wichers obtenido la farmacia de aprobación.

Answer 3

Inicialmente el Avogadro fue definida como el número de átomos contenidos en 1 g de Hidrógeno. Más tarde, se entiende que el Hidrógeno puede contener diversas cantidades de Deuterio. De modo que, en lugar de referirse a la fluctuación del átomo de H, se decidió que el Avogadro estaría relacionado con el peso de otro átomo. Hubo largas discusiones acerca de la elección de este átomo. El oxígeno-16 y de Carbono-12 se han propuesto. Después de la discusión, el átomo, que es 12 veces más pesado que el átomo de H se ha elegido, es decir, el Carbono-12 átomo. Por lo que el número de Avogadro fue hasta recientemente, la cantidad de Carbono-12, que está contenida en $12.000$ g $\ce{C-12}$. Pero hace uno o dos años, se decidió que el Avogadro no estará relacionada con cualquier átomo, y que es un número determinado, que no se puede cambiar más adelante si algunos todavía no se conoce la dificultad técnica que iba a ocurrir en el futuro.

Answer 4

Otras respuestas han cubierto de manera adecuada. Pero hay otra manera en que los de Avogadro constante no es completamente arbitraria. Es un orden de magnitud de medida de la cantidad de partículas que puede mantener a los seres sintientes en la Tierra-tipo de planeta. 12 gramos de carbono-12 es una muestra de la materia que corresponde aproximadamente a la misma escala que nosotros los seres humanos.

Soy serio aquí. Cuántos átomos se tarda en construir un auto replicar molécula? Cuántas moléculas por una célula que es capaz de formar organismos multicelulares? La cantidad de células por un sensibles forma de vida? Las respuestas a esas preguntas claramente tienen un límite inferior. Es la medida mínima necesaria complejidad de los seres sintientes. No tenemos una gran cantidad de puntos de referencia en todos los tres - ADN/ARN (cita requerida), eucaryotic de la célula humana. Dicho esto, si hay una manera más simple de construir una celda, o de una manera más barata para mantener un sistema nervioso central de los 15 mil millones de neuronas, la evolución probable que ya hayas tropezado con ella, lo que con la gigantesca cantidad de ruido térmico tenía que trabajar.

De esa manera, los alienígenas en un planeta diferente de Karsten Theis respuesta, para llegar a un concepto similar a la mole, podría tener su coeficiente de proporcionalidad aproximadamente en el mismo estadio.

Véase también: prueba de Kolmogorov complejidad.