المپياد جهاني شيمي
 عدد آووگادرو چیست؟
عدد آووگادرو چیست؟زنگ تفريح شيمي
زنگ تفریح 229، توضیحی ساده از تاریخچه و مفهوم عدد آووگادرو

عدد آووگادرو عددی نیست که شما روزانه روی در و دیوار خیابان ببینید. شما این عدد را فقط در کتب درسی شیمی مشاهده خواهید کرد که مقدار آن 6.0221415 × 1023 هست که می‌توان آن را به شکل 602,214,150,000,000,000,000,000 نیز نوشت. برای صرفه جویی در وقت این عدد را می‌توانید "یک مول" بخوانید.
همانطور که یک جین مقدار 6 عدد از یک چیز است، یک مول نیز به سادگی مقدار عدد آووگادرو از یک چیز است که این یک چیز اتم یا مولکول است. در نظریه، شما می‌توانید یک مول توپ بیسبال داشته باشید که می‌تواند کل سطح زمین را به ارتفاع چند صد مایل بپوشاند! شما خیلی باید تلاش کنید تا ذره‌ای مناسب تر و بزرگتر از مولکول به مقدار یک مول پیدا کنید. بنابراین اگر مول فقط برای شیمی مورد استفاده قرار می‌گیرد، چگونه آمدئو آووگادرو (نام کامل: لورنزو رومانو آمدئو کارلو آووگادرو، Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro) و علم شیمی با هم ارتباط برقرار کردند؟
او در سال 1776 در ایتالیا متولد شد، آووگادرو در زمان دوره‌ی مهمی از توسعه علم شیمی بزرگ شد. شیمیدانانی نظیر جان دالتون (John Dalton) و جوزف لوییس گیلوساک (Joseph Louis Gay-Lussac) فهم خواص ابتدایی اتم‌ها و مولکول‌ها را شروع کرده بودند، و بشدت با هم در حال منازعه بودند که چگونه این ذرات کوچک بطور لایتجزاء رفتار می‌کنند. قانون مقادیر اختلاط (law of combining volumes) گیلوساک بصورت ویژه آووگادرو را علاقه‌مند کرد. این قانون بیان می‌کرد که زمانیکه دو مقدار گاز با یکدیگر واکنش می‌دهند تا یک گاز سومی را بسازند، درصد میان مقدار واکنش دهنده‌ها و مقدار محصول همیشه از اعداد صحیح ساده می‌باشد. یک مثال ساده در این زمینه: دو مقدار از گاز هیدروژن با یک مقدار از گاز اکسیژن مخلوط می‌شود تا دو مقدار از بخار آب را تشکیل دهد (حداقل زمانیکه دما به اندازه‌ کافی بالا است) بدون هیچ باقیمانده‌ای، یا:
2H2 + O2 --> 2H2O
با سرهم بندی مفاهیم این قانون، آووگادرو نتیجه گرفت که در اصل باید مقادیر مساوی از هر دو گازی در دما و فشار ثابت باید از مقادیر مساوی از ذرات تشکیل شده باشند (قانون آووگادرو). و تنها راه برای توضیح درستی این قانون برای هر مثالی، که شامل مثال اخیر ما نیز می‌شود، این هست که باید اختلافی بین اتم‌ عناصر و مولکول‌ همان عناصر وجود می‌داشت، مانند اکسیژن، که در واقع به عنوان مولکولی وجود دارد نه بصورت تک اتمی (یعنی O¬2 نه اتم O تک). آووگادرو کلماتی مانند "مولکول" را برای توصیف نظریه‌ی خود در اختیار نداشت، و اید‌ه‌هایش در میان بقیه دانشمندان با مخالفت جان دالتون مواجه می‌شد. این باعث شد تا یک شیمیدان دیگر به نام استنیسلائو کنیزارو (Stanislao Cannizaro) توجه ویژه‌ای که لیاقت نظریات آووگادرو را داشت جلب این نظریات کند. زمانیکه این نظریات مورد توجه قرار گرفتند، آن شخص ایتالیایی با نام بلند خود که دیوانه انگاشته می‌شد، مرده بود.

 

قانون آووگادرو


 ژان باپتیست پرن

بنابراین چگونه عدد آووگادرو به این نام شناخته می‌شود؟ به دلیل اینکه قانون آووگادرو یک اقدام بسیار مهم در پیشرفت شیمی بود، شیمیدان ژان باپتیست پرن (Jean Baptiste Perrin) به افتخار او نام این عدد را نام او گذاشت. با خواند ادامه مطلب خواهید دریافت که چگونه دانشمندان عدد آووگادرو را تخمین زدند، عددی که حتی امروزه هم یکی از بخش‌ها بسیار مهم علم شیمی است.
عدد آووگادرو در عمل
چگونه روی کره خاکی دانشمندان روی چنین عددی که به نظر می‌رسد اختیاری باشد با هم به توافق رسیدند؟ برای فهم چگونگی رسیدن به این نتیجه، ما باید ابتدا مفهوم واحد جرم اتمی (amu) را درک کنیم. واحد جرم اتمی بعنوان 12/1 جرم یک اتم کربن-12 (معمول‌ترین ایزوتوپ کربن) تعریف شده است. و اما چرا این اتم انتخاب شده است: کربن-12 دارای 6 پروتون، 6 نوترون و 6 الکترون است و به این دلیل که الکترون‌ها جرم بسیار کمی دارند، 12/1 جرم یک اتم کربن-12 بسیار نزدیک به جرم یک پروتون یا نوترون تک است. وزن‌های اتمی عناصر (اعدادی که شما در زیر عناصر در جدول تناوبی می‌بینید) با مفهوم واحد جرم اتمی بیان شده‌اند. برای مثال، هیدروژن بطور متوسط دارای جرم اتمی 1.00794 amu می‌باشد.
متاسفانه، شیمیدان‌ها دارای مقیاسی نبودند که بتواند واحد‌های جرم اتمی را اندازه‌گیری کند، و آن‌ها قطعا توانایی این را نداشتند که یک اتم تک را زمانیکه یک واکنش در حال انجام است، اندازه‌گیری کنند. به این دلیل که اتم‌های مختلف مقادیر جرم متفاوت دارند، شیمیدان‌ها باید راهی پیدا می‌کردند که شکاف میان دنیای نامرئی اتم‌ها و مولکول‌ها و دنیای ذرات شیمی آزمایشگاهی که توسط مقیاس‌ها و اندازه‌گیری‌ها بر حسب گرم بود را پر کنند. در حقیقت برای انجام این کار، آن‌ها یک رابطه میان واحد جرم اتمی و گرم ایجاد کردند، و این رابطه به شکل زیر بود.
1 amu = 1/6.0221415 x 10-23 grams
این رابطه به این معنا است که اگر ما مقدار عدد آووگادرو یا یک مول از اتم‌های کربن-12 داشته باشیم (که طبق تعریف دارای وزن اتمی 12 amu هست)، این نمونه از کربن-12 دارای دقیقا وزن 12 گرم است. شیمیدان‌ها از این رابطه استفاده کردند تا به راحتی واحد قابل اندازه‌گیری گرم و واحد نامرئی مول اتم و مولکول را به یکدیگر تبدیل کنند.

 رابرت میلیکان

حالا که می‌دانیم چگونه عدد آووگادرو مورد استفاده قرار گرفت، باید به آخرین سوال پاسخ دهیم: در درجه اول چگونه دانشمندان تخمین زدند که چند اتم در یک مول وجود دارد؟ اولین تخمین دشوار از رابرت میلیکان (Robert Millikan) بود، کسی که مقدار بار یک الکترون را اندازه‌گیری کرده بود. بار یک مول از الکترون‌ها، یک فارادی خوانده می‌شود، که در زمان میلیکان شناخته شده بود تا بتواند اکتشاف خود را انجام دهد.
تقسیم یک فارادی بر حسب بار یک الکترون به ما عدد آووگادرو را می‌دهد. در طول زمان، دانشمندان راه‌های جدید‌تر و دقیق‌تری برای تخمین عدد آووگادرو بدست آوردند، که از همه جدیدتر استفاده از تکنیک‌های پیشرفته‌ای نظیر استفاده از اشعه X برای آزمایش کردن هندسه یک کیلوگرم گوی از سیلیکون و تخمین تعداد اتم‌هایی که دارا است از روی داده‌ها است. و زمانیکه کیلوگرم پایه‌ی تمامی واحد‌های جرمی است، بعضی از دانشمندان در عوض شروع به استفاده از عدد آووگادرو کردند، که بیشتر شبیه این است که امروزه ما طول یک متر را بر حسب سرعت نور تعریف کنیم به جای راه‌های دیگری که معمول‌تر هستند!
 

1391/4/15لينک مستقيم

فرستنده :
hamed HyperLink HyperLink 1392/11/5
مـتـن : سلام.
شما توی متن نوشتید "همانطور که یک جین مقدار 6 عدد از یک چیز است"
درصورتی که "یک جین" غلط بوده و "دوجین" که از کلمه فرانسوی"douzaine" گرفته شده مقدار آن برابر است با 12 عدد از یک چیز. لطفا تصحیح فرمایید.
پاسـخ : سلام، ممنون از توضیح و تذکرتون. باید عرض کنم که آنچه که در بین مردم رایج هست رو من باید اینجا قرار بدم. اگر الان این اصلاح رو انجام بدم، افراد بسیار زیادی به من ایراد خواهند گرفت. ریشه کلمه ممکن هست معنی دیگری رو بده اما در زبان ما معنی متاسفانه متفاوت است.

فرستنده :
نوشین HyperLink HyperLink 1392/10/21
مـتـن : اگه در ازمایش تعیین
عدد اووگادرو به جای اولئیک اسید از گلیسرول استفاده کنیم چه اتفاقی می افتد
پاسـخ : سلام، اطلاعی در این زمینه ندارم و تا به حال هم به چنین پرسشی بر نخوردم. میتونید خودتون تحقیق کنید چون فکر نکنم در فضای مجازی و یا حتی کتب علمی در این زمینه مطلبی پیدا کنید.

فرستنده :
محمد کرمی HyperLink HyperLink 1392/10/21
مـتـن : یک amuچه تعداد اتم کربن است؟
پاسـخ : سلام، در متن هم اگه دقت کرده باشید اومده که تعداد یک مول یا به تعداد عدد آووگادرو اتم کربن-12 جرمی برابر با 12amu دارد. پس 1amu شامل تعداد 1/12 مول یا عدد آووگادرو اتم کربن-12 می‌شود.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1392/10/21
مـتـن : واقعا ممنونم همیشه دوست داشتم بدونم رابطه ی بین گرم و amu چطور بدست اومده

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1392/10/21
مـتـن : واضح تر توضیح بدید ممنون
پاسـخ : سلام، کدام بخش رو میخواید که واضح‌تر توضیح بدم. شما بگید من حتما توضیح خواهم داد.

فرستنده :
علی رمضانیان HyperLink HyperLink 1392/10/21
مـتـن : خوب بود ممنون

فرستنده :
ستاره HyperLink HyperLink 1392/10/21
مـتـن : سلام، ميشه توضيح بدىد از بر عكس كردن amu جطور عدد اووكادرو بدست مياد
پاسـخ : سلام، مگه اصلا عکس amu به ما عدد آووگادرو رو میده؟!!! amu اصلا یک واحد اندازه گیری هست و نه یک عدد ثابت.

فرستنده :
زهرا HyperLink HyperLink 1392/10/21
مـتـن : خيلى خيلى ازتون ممنونم؛ اين جوابى كه به آقا عابد داده بودين مشكل منو تو حل مسايل رفع كرد! خيلى متشكرم : )
پاسـخ : خیلی خوشحالم که تونستم کمکی بهتون بکنم.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1392/10/21
مـتـن : سلام میشه لطفا تبدیل amuبه گرم را بیشتر توضیح بدهید
پاسـخ : سلام، هر amu معادل با 1.66 ضرب در 10 به توان -24 گرم هست.

فرستنده :
شایان HyperLink HyperLink 1392/10/21
مـتـن : ممنون عالی بود مطالبتون

فرستنده :
HyperLink HyperLink 1392/2/15
مـتـن : مطالب را کمی گسترده تر کنید.
موضوع را کمی باز کنید مطلبا گنگه
پاسـخ : حتما مطالب را در این زمینه بهبود خواهیم بخشید.

فرستنده :
سجاد HyperLink HyperLink 1392/2/15
مـتـن : خیلی خوب بود

فرستنده :
عابد HyperLink HyperLink 1391/12/13
مـتـن : این عدد درکش سخته! چراکه مثلا چطور ممکنه این عدد هم تعداد مولکولهای موجود در یک مول ماده و هم تعداد اتمها را نشان بده؟ مثلا اگه یک مقداری بنزین 63 تا اتم کربن داشته باشه دیگه 63 تا مولکول کربن نداره که؟
پاسـخ : واقعا جالبه! این اشتباه خیلی رایجه. حتی من خودم وقتی که دانش‌آموز بودم این اشتباه رو میکردم همیشه. ببین آقا عابد، وقتی می‌گیم یک مول بنزین منظورمون به مقدار عدد آووگادرو مولکول بنزین هست نه به تعداد عدد آووگادرو اتم بنزین! وقتی می‌گیم یک مول اتم بنزین اون موقع هست که منظورمون تعداد عدد آووگادرو اتم بنزین هست. یعنی ممکنه یک مول مولکول بنزین شامل چندین برابر عدد آووگادرو اتم بنزین باشه! امیدورام متوجه موضوع شده باشی!

فرستنده :
malek HyperLink HyperLink 1391/12/13
مـتـن : لطفأ توضیحات بیشتری درباره ی نحوه ی بدست آمدن و روشی که این دانشمند بکار برد را در سایت قرار دهید.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1391/12/13
مـتـن : لطفأ توضیحی در خصوص چگونگی بدست آوردن دقیق این عدد توسط آووگادرو بدهید.

فرستنده :
نسرین HyperLink HyperLink 1391/12/13
مـتـن : ممنون!

فرستنده :
elena HyperLink HyperLink 1391/12/13
مـتـن : مطالبتان خیلی خوب و به درد بخور بود.مرسی.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1391/12/13
مـتـن : عالی بود

فرستنده :
sina HyperLink HyperLink 1391/6/5
مـتـن : اگر می شود راه های دیگر بدست آوردن عدد آووگادرو که تجربی باشد را توضیح دهید.

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 المپياد شيمي

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد شيمي
 پيوندها
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  3820
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  3820