Avogadrov broj: tajna formula koja pokreće hemiju

Avogadrov broj (6,022 × 10²³) predstavlja broj čestica (atoma, molekula ili jona) u jednom molu supstance. On povezuje mikrosvijet atoma sa makrosvijetom količina koje merimo u laboratoriji. Zahvaljujući njemu, hemičari mogu tačno izračunati mase potrebne za hemijske reakcije i pratiti odnose među supstancama. Bez Avogadrovog broja, precizno kvantitativno proučavanje hemijskih procesa bilo bi nemoguć.

Količina tvari i konstante u nauci

U nauci postoje veličine koje mjerimo ili izračunavamo, a postoje i veličine koje su nepromjenljive. Te nepromjenljive veličine nazivamo konstante. Jedna od najvažnijih konstanti u hemiji jeste Avogadrova konstanta odnosno, Avogadrov broj.

Ova konstanta je nazvana u čast italijanskog naučnika Amedea Avogadra. Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, grof od Quaregne i Cerreta, bio je italijanski naučnik, poznat po formulisanju zakona koje danas znamo kao Avogadrov zakon, ali nije znao za ono što će naučnici poslije nazvati Avogadrova konstanta ili Avogadrov broj.

Ko je onda ustanovio Avogadrovu konstantnu ako to nije bio sam Avogadro?

Avogadrovu konstantu (tačan broj čestica u jednom molu: 6,022 × 10²³) prvi je eksperimentalno izračunao švajcarski fizičar Jean Perrin početkom 20. vijeka. On je koristio podatke iz pokusa sa Brownovim kretanjem i dobio približnu vrijednost, pa je u čast Avogadra ta konstanta dobila njegovo ime.

Količina tvari je način da izbrojimo jako male čestice, kao što su atomi ili molekuli, jer ih ne možemo brojati kao jabuke ili olovke. Umjesto da brojimo svaki atom posebno, koristimo jedinicu koja se zove mol. Jedan mol sadrži ogromnu količinu tih sitnih čestica – baš 6,022 × 10²³ (to je Avogadrov broj). Kao što kažemo da je 1 desetak = 10 stvari, tako kažemo da je 1 mol = 6,022 × 10²³ čestica. To nam pomaže da lakše računamo u hemiji.

Pojam Avogadrovog broja je usko povezan sa količinom tvari, i sa definicijom jedinice za količinu tvari –mola.

Zašto hemičarima treba količina tvari?

Zamisli da imaš kesu punu riže. Jedna zrna riže je kao jedan atom ili molekul – sitna i nevidljiva hemijska čestica. Kad bi pokušao brojati svako zrno u velikoj vreći, to bi trajalo jako dugo. Zato kemičari koriste količinu tvari – mol – kao “superbroj”. Jedan mol je kao ogroman paket riže koji sadrži oko 600 milijardi milijardi zrna. Umjesto da broje svako zrno, oni kažu: “Imam 1 mol” – i tačno znaju koliko čestica je u tom paketu.

Količina tvari je jedna od 7 osnovnih mjernih jedinica i prema Međunarodnom sistemu mjernih jedinica, kojeg skraćeno zovemo SI prema francuskom Système International d'Unités , jedan mol je količina tvari onog sistema koji sadrži broj čestica koliko se nalazi atoma u 12 grama ugljika C-12 (izotop ugljika sa 6 protona i 6 neutrona).

Ovdje riječ „sistem“ ne treba da vas buni – to je samo naziv koji „pokriva“ elemente i spojeve u definiciji mola. Čestice su atomi ili molekule.

Koliko ima atoma, molekula u jednom molu?

Broj atoma u 12 grama ugljika C-12 je jednak Avogadrovom broju i iznosi 6,0221412×10²³ atoma. Obično se taj broj skrati na 6.022X10 ²³. Zamislite da iza broja 6 napišete 23 nule. Taj broj je broj atoma ili molekula u jednom molu neke tvari.  Oznaka za Avogadrov broj je N_A

Avogadrova konstanta, koju označavamo sa velikim slovom L, jednaka je Avogadrovom broju, samo što se ne izražava u atomima ili molekulama, nego recipročno napisanim molom, dakle Avogadrova konstanta iznosi 6.022X10 ²³ mol^-1

Dakle, u jednom molu bilo koje supstance – bila ona element ili spoj ima uvijek Avogadrov broj atoma ili molekula.

• U 1 molu helijuma ima 6.022×10 23 atoma helijuma. Helijum spada u inertne plinove, koji teško reaguju, pa ne gradi molekule.
• U jednom molu kisika, O2, ima 6.022x 10 23 molekula kisika. Svaka od tih molekula ima po dva atoma kisika.
• U jednom molu šećera sahoroze (konzumni šećer) ima također 6.022x 10 23 molekula saharoze.

Ako želimo izračunati koliko atoma ili molekula ima u količini tvari koja je manja ili veća od 1 mola, trebamo pomnožiti  količinu supstance sa Avogadrovim brojem.

Oznaka za broj čestica je veliko N i računamo ga prema formuli N=NAxn odnosno N=Lxn. Ako u 2 gr kuhinjske soli ima n=0.034 mola kuhinjske soli (a ima), broj čestica  tvari u toj količini tvari, odnosno u 2 grama kuhinjske soli će biti 6.022x10e23x0.034mola = 0.204x10e23 čestica. To je približno 2x10e22 čestica. Odnosno, to je broj molekula koji je otprilike velik kao broj 2 kada iza njega napišete 22 nule.

The post Avogadrov broj: tajna formula koja pokreće hemiju appeared first on Nauka govori.