ما هو عدد افوجادرو

تعريف عدد أفوجادرو

يشير عدد أفوجادرو إلى عدد الوحدات في مول واحد من أي مادة، ويتم تعريف وزن المول بالجرام، ويساوي 6.02214076 × 10²³ وحدة، وتتكون تلك الوحدات من إلكترونات أو ذرات أو أيونات أو جزيئات، وذلك يعتمد على طبيعة المادة وخصائص التفاعل، إن وجدت.

ما هو المول

في الكيمياء، المول هو وحدة قياسية لقياس كميات كبيرة من الكائنات الصغيرة مثل الذرات والجزيئات والجسيمات الأخرى المحددة.

قانون افوجادرو

قانون أفوجادرو يوضح أنه في ظل نفس الظروف من درجة الحرارة و الضغط ، الأحجام المختلفة من غازات تحتوي على عدد متساو من الجزيئات ، يمكن اشتقاق هذه العلاقة التجريبية من النظرية الحركية للغازات بافتراض وجود غاز مثالي ، القانون صالح تقريبًا للغازات الحقيقية عند ضغوط منخفضة بدرجة كافية ودرجات حرارة عالية.

اقترح القانون لأول مرة في عام 1811 من قبل أميديو أفوجادرو، أستاذ الفيزياء العليا في جامعة تورين لسنوات عديدة، لكنه لم يتم قبوله بشكل عام إلا في عام 1858، عندما بنى الكيميائي الإيطالي ستانيسلاو كانيزارو نظامًا منطقيًا للكيمياء قائمًا على ذلك، وينص القانون على:

• ثابت الغاز= حجم الغاز÷كمية الغاز.
• حجم الغاز= ثابت الغاز×كمية الغاز.

كيف اكتشفَ عدد أفوجادرو

خلافاً لمعتقدات أجيال من طلاب الكيمياء ، لم يكتشف أميديو أفوجادرو (1776-1856) رقم أفوجادرو ، عدد الجسيمات في الوحدة المعروفة باسم المول ، كان أفوجادرو محامياً مهتماً بالرياضيات والفيزياء ، وفي عام 1820 أصبح أول أستاذ للفيزياء في إيطاليا ، يشتهر أفوجادرو بفرضيته القائلة بأن أحجامًا متساوية من الغازات المختلفة عند نفس درجة الحرارة والضغط تحتوي على نفس عدد الجسيمات.

كان جوزيف لوشميت، مدرس في مدرسة ثانوية نمساوية ثم استاذ في جامعة فيينا، أول شخص قدر العدد الفعلي للجسيمات في كمية مادة معينة. في عام 1865، استخدم لوشميت النظرية الجزيئية الحركية لتقدير عدد الجسيمات في سنتيمتر مكعب واحد من الغاز في الظروف القياسية. يعرف هذا القياس الآن باسم ثابت لوشميت، والقيمة المقبولة لهذا الثابت هي 2.6867773 × 10²⁵ مقدار الجسيمات في سنتيمتر مكعب الواحد.

استخدم الفيزيائي الفرنسي جان بابتيست بيرين مصطلح رقم أفوجادرو في عام 1909 ، أبلغ بيرين عن تقدير لعدد أفوجادرو بناءً على عمله على الحركة البراونية ، الحركة العشوائية للجسيمات المجهرية المعلقة في سائل أو غاز ، في السنوات التالية ، تم استخدام مجموعة متنوعة من التقنيات لتقدير حجم هذا الثابت الأساسي.

لتحديد رقم أفوجادرو بدقة، يتطلب قياس كمية واحدة بنفس وحدة القياس على كل من المقياس الذري والمقياس المرئي. أصبح هذا ممكنا لأول مرة عندما قام الفيزيائي الأمريكي روبرت ميليكان بقياس شحنة الإلكترون. كانت شحنة المول من الإلكترونات معروفة لفترة من الزمن وثابتة تسمى فاراداي. أفضل تقدير لقيمة فاراداي، وفقا للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، هو 96485.3383 كولوم لكل مول من الإلكترونات. أما أفضل تقدير لشحنة الإلكترون بناء على التجارب الحديثة، فهو 1.60217653 × 10-19 كولوم لكل إلكترون. إذا قمنا بقسمة شحنة المول من الإلكترونات على شحنة إلكترون واحدة، سنحصل على قيمة عدد أفوجادرو وهي 6.02214154 × 10²³ جسيم لكل مول

هناك طريقة أخرى لتحديد رقم Avogadro تبدأ بقياسات دقيقة لكثافة عينة عالية النقاء من مادة على المقياس العياني ، يتم بعد ذلك قياس كثافة هذه المادة على المقياس الذري باستخدام تقنيات حيود الأشعة السينية لتحديد عدد الذرات لكل وحدة خلية في البلورة والمسافة بين النقاط المكافئة التي تحدد وحدة الخلية.

الحسابات الكيميائية برقم أفوجادرو والمول

يعد رقم أفوجادرو أساسيا لفهم تكوين الجزيئات وتفاعلاتها وتركيباتها، على سبيل المثال، عندما تتحد ذرة واحدة من الأكسجين مع ذرتين من الهيدروجين، يتكون جزيء واحد من الماء (H 2 O). وبالتالي، عندما يتحد مول واحد من الأكسجين (6.022 × 10²³ ذرة من O) مع مولين من الهيدروجين (2 × 6.022 × 10²³ ذرة من H)، يتكون مول واحد من H 2 O

تمتلك خاصية أخرى لرقم أفوجادرو، وهي أن كتلة مول واحد من أي مادة تساوي وزن الجزيء الخاص بها، وعلى سبيل المثال، يبلغ متوسط وزن جزيء الماء 18.015 وحدة كتلة ذرية، لذلك يبلغ وزن مول واحد من الماء 18.015 جراما، وتبسط بهذه الخاصية العديد من الحسابات الكيميائية، ولذلك يوجد العديد من استخدامات المول 

كيفية استخدام رقم أفوجادرو للعثور على الكتلة 

رقم Avogadro يساوي تقريبًا 6.022 × 10²³ كما  ذكرنا من قبل ، وهذه الكمية هي الأساس لوحدة قياس أخرى شائعة الاستخدام في الكيمياء تسمى المول ، والمو الواحد هو كمية مساوية لرقم أفوجادرو ، لذلك عندما يستخدم العلماء رقم أفوجادرو ، فإنهم عادة ما يقيسون الكميات المولية ، إحدى هذه الكميات المولية هي الكتلة المولية ، والتي تساوي عدد الجرامات لكل مول من تلك المادة ، الكتلة المولية لعنصر ما تساوي بسهولة عدد كتلته الذرية ، والذي يمكنك إيجاده في الجدول الدوري ، إذا كنت تعرف عدد الكتلة الذرية لعنصر ما وكتلة عينتك ، يمكنك إيجاد كتلة أي عنصر في العينة باستخدام المول.

مثال: إذا كان وزن الدورق مع العينة المائية يبلغ 13 جرامًا ووزن الدورق وحده يبلغ 3 جرامات ، فإن وزن الماء يبلغ 10 جرامات.

الحل:

• حدد الصيغة الكيميائية للمادة ، H2O.
• يمكن العثور على عدد الكتلة الذرية لكل عنصر في هذا المركب في الجدول الدوري، حيث يكون عادة كرقم عشري أعلى أو أسفل الرمز الكيميائي، ويساوي عدد الكتلة الذرية أيضا الكتلة بالجرام لمول واحد من هذا العنصر، ويطلق على هذا العدد اسم الكتلة المولية، وفي هذا المثال، يكون عدد الكتلة الذرية للهيدروجين 1.0079 وعدد الكتلة الذرية للأكسجين 15.999، وتساوي هذه الأرقام أيضا الكتلة المولية لكل عنصر
• يتم حساب الكتلة المولية الكلية للمركب بإضافة الكتل المولية لكل عنصر فيه، وذلك بجمع 1.0079 + 1.0079 + 15.999 = 18.0148، وبالتالي فإن كتلة المول الواحد للماء تساوي 18.0148 جرام.
• يتم تقسيم كتلة المركب على كتلته المولية لتحديد عدد المولات في العينة، على سبيل المثال، يتم تقسيم 10 جرام من الماء على 18.0148 جرام لكل مول ليصبح عدد المولات في العينة 0.5551 مول ماء.
• يتم فحص الصيغة الكيميائية لتحديد النسبة بين مولات المركب ومولات كل عنصر، ويُحتوي الماء على ذرتي هيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين في كل جزيء، ولذلك، يوجد في كل مول من الماء مولان هيدروجين ومول واحد أكسجين.
• اضرب عدد مولات المركب في كل نسبة مركب إلى عنصر ، لإيجاد عدد مولات الهيدروجين ، اضرب 0.5551 مول من الماء في 2 مول من الهيدروجين لكل مول ماء ، 0.551 * 2 = 1.102 ، وبتالي يوجد 1.102 مول من الهيدروجين في العينة ، باستخدام نفس الطريقة ، يمكنك تحديد وجود 0.5551 مول من الأكسجين أيضًا.
• قم بضرب عدد مولات كل عنصر في قيمة الكتلة المولية لهذا العنصر، وستحصل على الكتلة الإجمالية لكل عنصر في العينة. على سبيل المثال، 1.102 ضرب 1.0079 يساوي 1.111 جرام من الهيدروجين، وبالمثل، 0.5551 ضرب 15.999 يساوي 8.881 جرام من الأكسجين.