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概述

物理特征

常数定律

利用阿伏伽德罗进行估算

阿伏伽德罗常量
中文名
阿伏伽德罗常量
外文名
Avogadro constant
别 名
阿伏伽德罗常数
提出者
阿莫迪欧·阿伏伽德罗
数 值
6.02214076×10²³
阿伏伽德罗常量(Avogadro constant),又名阿伏伽德罗常数,为热学常量,符号为 $N_{A_{0}}$ 它的精确数值为: $$6.02214076 \times 10^{23},$$一般计算时取 $6.02 \times 10^{23}$ 或 $6.022 \times 10^{23}$ 。阿伏伽德罗常量是12克 ${ }^{12}$ C所含的原子数量。 将 ${ }^{12}$ C选为参考物质是因为它的原子量可以测量得相当精确。阿伏伽德罗常量 因意大利化学家阿莫迪欧·阿伏伽德罗 (1776 1856) 得名。 现在此常量与物质的量紧密相关,摩尔作为物质的量的国际单位制基本单位,被定义为所含的基本单元数为阿伏伽德罗常量 $\left(N_{\mathrm{A}}\right)$ 。其中基本单元可以是任何一种物质(如分子、原子或离子)。
在物理学和化学中,阿伏伽德罗常量(符号:$N_{A}$或$L$)的定义是一个比值,是一个样本中所含的基本单元数(一般为原子或分子)$N$,与它所含的物质的量$n$(单位为摩尔)间的比值,公式为$N_{A}=N/n$。因此,它是联系一种粒子的摩尔质量(即1摩尔时的质量),及其质量间的比例常数。阿伏伽德罗常量用于代表1摩尔物质所含的基本单元(如分子或原子)之数量,而它的数值为:$$A_{A}=6.02214076 \times 10^{23}mol ^{-1}.$$ 在一般计算时,常取 $6.02 \times 10^{23}$ 或 $6.022 \times 10^{23}$ 为近似值。
较早的定义中所订的另一个数值为阿伏伽德罗数,历史上这个词与阿伏伽德罗常量有着密切的关系。当国际单位制(SI) 修 订了基本单位后,所有化学数量的概念都必需被重定义。阿伏伽德罗数的新定义由让-佩兰所下,定为2克分子氢所含的分子数。 跟它一样的是,12克同位素碳-12所含的原子数量。因此,阿伏伽德罗数是一个无量纲的数量,与用基本单位表示的阿伏伽德罗 常量数值一致。
阿伏伽德罗常量的定义值是指 $0.012$ 千克 ${ }^{12} \mathrm{C}$ 所含的原子数, $6.02 \times 10^{23}$ 。这个数值是阿伏加德罗常数的近似值,两者是有区别 的。阿伏加德罗常数的符号为 $N_{\mathrm{A}}$ ,不是纯数。其单位为 $\mathrm{mol}^{-1}$ 。在2018年规定阿伏伽德罗常量为固定值之前,阿伏伽德罗常量可 用多种实验方法测得,测得比较精确的数据是6.0221367 $\times 10^{23} \mathrm{~mol}^{-1}$ ,这个数值还会随测定技术的发展而改变。[10] 把每摩尔物 质含有的微粒数定为阿伏加德罗常数,而不是说含有 $6.02 \times 10^{23}$ 个微粒。在定义中引用实验测得的数据是不妥当的,不要在概念中 简单地以6.02×1023来代替“阿伏加德罗常数”。
2018年11月16日,国际计量大会通过决议,1摩尔被定义为“精确包含6.02214076×10 23 个原子或分子等基本单元的系统的 物质的量”。与此同时修改了阿伏伽德罗常量为$6.02214076×10^{23}$.
在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。 1.范围:气体(可为纯净物,也可以为混合物) 2.条件:同温同压同体积 3.特例:气体摩尔体积
推论:(为理想气体状态下)
1. $p_{1} V_{1} / T_{1}=p_{2} V_{2} / T_{2}$ 2. $p V=n R T=m R T \mid M(R$ 为常数) 3. 同温同压 $V_{1} / V_{2}=N_{1} / N_{2}=n_{1} / n_{2}, p_{1} / p_{2}=n_{1} / n_{2}=N_{1} / N_{2}$ 4. 同温同体积 $p_{1} / p_{2}=n_{1} / n_{2}=N_{1} / N_{2}$ 5. 同温同压同质量 $V_{1} / V_{2}=M_{2} / M_{1}$ 6. 同温同压同体积 $m_{1} / m_{2}=M_{1} / M_{2}$
1.,建立微观模型
(1)球体模型 常应用于固体、液体分子微观量的估算。设分子 直径为 $d$, 则分子体积 $$V_{0}=\frac{4}{3} \pi R^{3}=\frac{\pi}{6} d^{3}.$$ (2)立方体模型 常应用于气体分子微观量的估算。设分子间距 离为 $d$, 则气体分子平均占有的体积 $$V_{0}=d^{3}.$$
2,几个常用关系
$M$ 为摩尔质量, $\rho$ 为物质密度, $V_{\mathrm{mol}}$ 为摩尔体积。 (1)1 个分子的质量: $m_{0}=\frac{M}{N_{\mathrm{A}}}$ 。 (2)1 个分子的体积: $V_{0}=\frac{V_{\mathrm{mol}}}{N_{\mathrm{A}}}$ 。 (3) $1 \mathrm{~mol}$ 物质的体积: $V_{\mathrm{mol}}=\frac{M}{\rho}$ 。 (4)单位质量中所含分子数: $N=\frac{N_{A}}{M}$ 。 (5)分子间距离 (分子直径 ) $$d=\sqrt[3]{\frac{6 V_{\mathrm{mol}}}{\pi N_{\mathrm{A}}}} (球体模型),$$ $$d=\sqrt[3]{\frac{V_{\mathrm{mll}}}{N_{\mathrm{A}}}}(立方体模型)。$$
例子
清晨, 湖中荷叶上有一滴约为 $0.1 \mathrm{~cm}^{3}$ 的水珠, 已知水的密度 $\rho=1.0 \times 10^{3} \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^{3}$, 水的摩尔质量 $M=$ $1.8 \times 10^{-2} \mathrm{~kg} / \mathrm{mol}$, 试估算: (1)这滴水珠中约含有多少水分子。 (2)一个水分子的直径为多大。(以上计算结果 保留两位有效数字。)
解析: (1)这滴水珠中含有的分子数 $$\begin{aligned}N &=\frac{m}{M} N_{\mathrm{A}} \\&=\frac{\rho V}{M} N_{\mathrm{A}} \\ &=\frac{1.0 \times 10^{3} \times 1 \times 10^{-7}}{1.8 \times 10^{-2}} \times 6.02 \times 10^{23} \\ &\approx 3.3 \times 10^{21}(个)。\end{aligned}$$ (2)建立水分子的球体模型, 有 $\frac{4}{3} \pi\left(\frac{d}{2}\right)^{3}=\frac{M}{\rho N_{\mathrm{A}}}$ 则水分子的直径 $$\begin{aligned}d &=\sqrt[3]{\frac{6 M}{\pi \rho N_{\mathrm{A}}}} \\&=\sqrt[3]{\frac{6 \times 1.8 \times 10^{-2}}{3.14 \times 1 \times 10^{3} \times 6.02 \times 10^{23}}} \mathrm{~m} \\& \approx 3.9 \times 10^{-10} \mathrm{~m} 。\end{aligned}$$ 答案: (1) $3.3 \times 10^{21}$ 个 (2) $3.9 \times 10^{-10} \mathrm{~m}$
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