Avogadro và số lượng tên của anh ấy

Avogadro và số lượng tên của anh ấy

Evgeny Meylikhov,
bác sĩ khoa học vật lý và toán học
"Khoa học và Đời sống" №4, 2017

Nhà khoa học người Ý Amedeo Avogadro, một người đương đại của A. S. Pushkin, là người đầu tiên hiểu rằng số lượng nguyên tử (phân tử) trong một gram nguyên tử (mol) của một chất giống nhau đối với tất cả các chất. Kiến thức về con số này mở ra cách để đánh giá kích thước của các nguyên tử (phân tử). Trong suốt cuộc đời của Avogadro, giả thuyết của ông đã không nhận được sự công nhận. Lịch sử của số Avogadro được dành cho một cuốn sách mới của Yevgeny Zalmanovich Meilikhov, một giáo sư tại Viện Vật lý và Công nghệ Moscow, nhà nghiên cứu chính của Viện Kurchatov.

Nếu, do hậu quả của thảm họa thế giới, tất cả kiến ​​thức tích lũy sẽ bị phá hủy và chỉ có một cụm từ sẽ đến với các thế hệ tương lai của chúng sinh, sau đó tuyên bố được tạo thành từ số lượng từ nhỏ nhất sẽ mang lại thông tin lớn nhất? Tôi tin rằng đây là một giả thuyết nguyên tử: tất cả các cơ quan bao gồm các nguyên tử – các cơ quan nhỏ đang chuyển động liên tục.

R. Feynman, "Bài giảng của Feynman về Vật lý"

Số Avogadro (hằng số Avogadro, hằng số Avogadro) được định nghĩa là số nguyên tử trong 12 gam đồng vị cacbon nguyên chất-12 (12C) Nó thường được gọi là NA, ít thường xuyên hơn L. Giá trị của số Avogadro được CODATA đề xuất (nhóm làm việc về các hằng số cơ bản) trong năm 2015: NA = 6,02214082(11) · 1023 nốt ruồi−1. Mole là lượng chất chứa NA các yếu tố cấu trúc (có nghĩa là, có nhiều nguyên tố như có các nguyên tử trong 12 g 12C), và các phần tử kết cấu thường là các nguyên tử, phân tử, ion, vv Theo định nghĩa, đơn vị khối lượng nguyên tử (a. E. M.) Là 1/12 khối lượng của một nguyên tử 12C. Một nốt ruồi (gam-mol) của một chất có khối lượng (khối lượng mol), khi được biểu thị bằng gam, bằng với trọng lượng phân tử của chất (được biểu thị bằng đơn vị khối lượng nguyên tử). Ví dụ: 1 mol natri có khối lượng 22.9898 g và chứa (xấp xỉ) 6.02 · 1023 nguyên tử, 1 mol canxi florua CaF2 có khối lượng (40.08 + 2 · 18.998) = 78.076 g và chứa (xấp xỉ) 6.02 · 1023 phân tử.

Vào cuối năm 2011, Hội nghị chung về các biện pháp và trọng lượng XXIV đã nhất trí chấp nhận đề xuất xác định nốt ruồi trong một phiên bản tương lai của Hệ thống đơn vị quốc tế (SI) theo cách sao cho tránh bị ràng buộc với định nghĩa gram. Giả định rằng vào năm 2018 nốt ruồi sẽ được xác định trực tiếp bởi số Avogadro, mà giá trị chính xác (không có lỗi) sẽ được tính, dựa trên kết quả đo lường được CODATA đề xuất.Hiện tại, số Avogadro không phải là số đo theo định nghĩa, mà là số lượng có thể đo lường được.

Hằng số này được đặt tên theo nhà hóa học người Ý nổi tiếng Amedeo Avogadro (1776-1856), người mặc dù ông không biết chính con số này, nhưng hiểu rằng đó là một số lượng rất lớn. Vào lúc bình minh của sự phát triển của lý thuyết nguyên tử, Avogadro đưa ra giả thiết (1811), theo đó ở cùng nhiệt độ và áp suất, lượng khí lý tưởng bằng nhau chứa cùng số lượng phân tử. Sau đó nó đã được chứng minh rằng giả thuyết này là một hệ quả của lý thuyết động học của khí, và bây giờ nó được gọi là pháp luật Avogadro. Nó có thể được hình thành như sau: một mol của bất kỳ khí nào ở cùng nhiệt độ và áp suất chiếm cùng thể tích, trong điều kiện bình thường bằng 22.41383 l (điều kiện bình thường tương ứng với áp suất P0 = 1 atm và nhiệt độ T0 = 273,15 K). Số lượng này được gọi là khối lượng khí phân tử.

Nỗ lực đầu tiên để tìm số lượng phân tử chiếm một khối lượng nhất định được thực hiện vào năm 1865 bởi Y. Loshmidt. Từ tính toán của mình nó theo sau rằng số lượng các phân tử trên một đơn vị khối lượng không khí là 1,8 · 1018 thấy−3hóa ra thấp hơn khoảng 15 lần so với giá trị chính xác. Tám năm sau, J.Maxwell đưa ra một ước lượng gần hơn: 1,9 · 1019 thấy−3. Cuối cùng, vào năm 1908, Perrin đưa ra ước tính có thể chấp nhận được: NA = 6,8 · 1023 nốt ruồi−1 Số Avogadro được tìm thấy từ các thử nghiệm trên chuyển động Brown.

Kể từ đó, một số lượng lớn các phương pháp độc lập đã được phát triển để xác định số Avogadro, và các phép đo chính xác hơn đã chỉ ra rằng trong thực tế 1 cm3 khí lý tưởng ở điều kiện bình thường chứa (xấp xỉ) 2,69 · 1019 phân tử. Giá trị này được gọi là số (hoặc hằng số) của Loshmidt. Nó tương ứng với số Avogadro NA ≈ 6,02 · 1023.

Số Avogadro là một trong những hằng số vật lý quan trọng đóng một vai trò lớn trong sự phát triển của khoa học tự nhiên. Nhưng liệu nó có phải là "hằng số vật lý cơ bản" phổ quát? Bản thân thuật ngữ này không được định nghĩa và thường được kết hợp với một bảng chi tiết hơn hoặc ít hơn về các giá trị số của các hằng số vật lý cần được sử dụng khi giải quyết các vấn đề. Trong kết nối này, các hằng số vật lý cơ bản thường được coi là các đại lượng không phải là hằng số của thiên nhiên và chỉ tồn tại trong hệ thống được lựa chọn của đơn vị (chẳng hạn như chân không từ và điện) hoặc các điều kiện quốc tế có điều kiện (ví dụ như khối lượng nguyên tử) .Trong số các hằng số cơ bản thường bao gồm nhiều đại lượng dẫn xuất (ví dụ, hằng số khí Rbán kính điện tử cổ điển re = e2 / mec2 vv) hoặc, như trong trường hợp thể tích mol, giá trị của một số thông số vật lý liên quan đến điều kiện thực nghiệm cụ thể, chỉ được chọn vì lý do thuận tiện (áp suất 1 atm và nhiệt độ 273,15 K). Từ quan điểm này, số Avogadro là một hằng số thực sự cơ bản.

Lịch sử và phát triển các phương pháp để xác định con số này là chủ đề của cuốn sách này. Các sử thi kéo dài khoảng 200 năm và ở các giai đoạn khác nhau đã được kết hợp với các mô hình vật lý đa dạng và lý thuyết, nhiều người trong số đó đã không bị mất sự liên quan của họ cho đến ngày nay. Tâm trí khoa học sáng nhất có một bàn tay trong câu chuyện này – đó là đủ để đặt tên A. Avogadro, J. Loshmidt, J. Maxwell, J. Perrin, A. Einstein, M. Smoluhovsky. Danh sách có thể tiếp tục …

Tác giả phải thừa nhận rằng ý tưởng của cuốn sách không thuộc về ông, nhưng với Lev Fedorovich Soloveichik – bạn cùng lớp của ông tại Viện Vật lý và Công nghệ Moscow, một người tham gia vào nghiên cứu và phát triển ứng dụng, nhưng vẫn là một nhà vật lý lãng mạn.Đây là một trong những người (một trong số ít người) tiếp tục "và trong thời đại tàn nhẫn" của chúng tôi để đấu tranh cho giáo dục thể chất "cao" thực sự ở Nga, đánh giá cao và khả năng tốt nhất của ông thúc đẩy vẻ đẹp và sự thanh lịch của các ý tưởng vật lý. Được biết rằng từ cốt truyện mà A.S. Pushkin tặng cho Gogol, một bộ phim hài xuất sắc đã phát sinh. Tất nhiên, đây không phải là trường hợp ở đây, nhưng có lẽ cuốn sách này cũng sẽ có vẻ hữu ích cho ai đó.

Cuốn sách này không phải là một tác phẩm "khoa học phổ biến", mặc dù nó có vẻ như vậy ngay từ cái nhìn đầu tiên. Trên một số nền lịch sử, nó thảo luận về vật lý nghiêm trọng, sử dụng toán học nghiêm trọng, và thảo luận về các mô hình khoa học khá phức tạp. Trong thực tế, cuốn sách bao gồm hai phần (không phải lúc nào cũng được phân tách rõ ràng) được thiết kế cho các độc giả khác nhau – có thể có vẻ thú vị từ quan điểm lịch sử và hóa học, trong khi những người khác có thể tập trung vào khía cạnh vật lý và toán học của vấn đề. Tác giả đã ghi nhớ một người đọc tò mò – một sinh viên của các giảng viên vật lý hoặc hóa học, không xa lạ với toán học và nhiệt tình về lịch sử khoa học. Có học sinh nào như vậy không? Tác giả không biết câu trả lời chính xác cho câu hỏi này, nhưng, dựa trên kinh nghiệm của riêng mình, ông hy vọng có.

Giới thiệu (viết tắt) cho cuốn sách: Meilikhov EZ, số Avogadro. Làm thế nào để xem một nguyên tử. – Dolgoprudny: ID "Trí tuệ", 2017.


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

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