پاسخ : ---> عدد آووگادرو <---
ممنون از نظرات دوستان...
....................................................................................
گفته شد، تعداد اتم های کربن که دقیقا در 12 گرم کربن-12 وجود دارد، عدد آووگادرو نامیده می شود. می خواهیم ببینیم این عدد 12 از کجا آمده است؟
خوب مسلما اگر در تعریف 12 گرم، 6 گرم در نظر گرفته می شد، عدد آووگادرو هم در 0.5 ضرب می شد و نصف مقدار فعلی خود را داشت. ابتدا باید این مسئله را روشن کنیم و پس از آن روشهای اندازه گیری عدد آووگادرو را بررسی کنیم.
مشکلی که شیمیدان های سالهای نخستین سده ی 19 با آن رو برو بودند این بود که چگونه می توان
وزن های اتمی و فرمول های آن ها را همزمان مشخص ساخت، زیرا هر دوی آن ها مجهول بودند.پس از طرح مشکل راه حل هایی پیشنهاد شد که فقط به طرح آن ها اکتفا می کنیم:
-د
التون: قاعده بیشترین سادگی - چنانچه دو عنصر با یکدیگر فقط یک ماده مرکب ایجاد کنند، مولکول این ماده مرکب فقط محتوی یک اتم از هر عنصر است.
بنابراین فرمول آب OH در نظر گرفته شد.
-
مقاله ژوزف گیلوساک در سال 1808: بررسی واکنش ها در حالت گازی نشان داد که ترکیب آن ها در دما و فشار ثابت تقریبا به نسبت های کوچک و صحیح حجمی انجام می شود. (واکنش آمونیاک با کربنیک اسید) این مقاله اعتراضات دالتون را در پی داشت. دالتون معتبر بودن این فرض را مورد سوال قرار نداد بلکه نظریه "حجم های مساوی - تعداد مساوی" و داده هایی را که بر پایه این فرض قرار داشت مردود دانست.
-
آمدئو آووگادرو: سال 1811 در تأیید فرضیه "حجم های مساوی - تعداد مساوی" دلیلی پیشنهاد کرد. پیشنهاد نوین آووگادرو بر این اساس بود که عناصر گازی شکل می توانند از مولکول های چند اتمی تشکیل شوند. با تلفیق این نظریه و پیشنهاد خود، توانست داده های حاصل از حجم های ترکیب شونده را با مفهوم اتم غیر قابل تقسیم سازش دهد.
تا به اینجا پیشنهاد آووگادرو به اعتراضات دالتون در مورد اصل
"حجمهای مساوی - تعداد مساوی" پاسخ می دهد، گرچه این پاسخ فقط به قیمت وارد کردن فرضیه جدید
"وجود عناصر چند اتمی" تمام شد. با این فرض فرمول های این عناصر چند اتمی نامشخص است، (مثلا برای نیتروژن و اکسیژن مشخص نیست NO یا N2O2 یا ... )در نتیجه ما هنوز با نداشتن طرحی برای روش تعیین وزن های اتمی و فرمول مولکولی درگیریم.
در بین سال های 1811 و 1858 مسئله تعیین مقیاسی برای وزن اتمی پیوسته مطرح بود. راه حل هایی پیشنهاد می شد، ولی به دلیل اینکه نمی توانستند کلیه واقعیت های تجربی را توجیه کنند، از آن ها صرف نظر می کردند. احتمالا افرادی بودند که می پنداشتند هرگز امکان ندارد وزن های اتمی و فرمول مولکولی را تعیین کرد. برای حل دائمی این مسئله لازم بود استدلال آووگادرو را کمی تکامل داد، کاری که در سال 1858 توسط استانیسلائو کانیزارو انجام شد.
اساس روش کانیزارو: هر مولکول باید شامل عدد صحیحی از هریک از عناصر سازنده خود باشد. نتیجه: در هر مولکول گرم یک ترکیب شیمیایی حداقل بایستی یک اتم گرم از هر عنصر معین یا مضرب صحیحی از این وزن وجود داشته باشد. بنابراین اگر ردیفی از ترکیبات شیمیایی حاوی این عنصر مورد تجزیه قرار گیرد و وزن های هر عنصر معین در یک مولکول گرم از ترکیبات مختلف با یکدیگر مقایسه شود، احتمالا کلیه این وزن ها "باید مضرب های صحیحی از عددی باشد که به احتمال زیاد اتم گرم آن عنصر است". برای استفاده از این روش باید طریقه ای برای تعیین وزن مولکولی ترکیبات شیمیایی یافت. برای این منظور کانیزارو به اصل آووگادرو مراجعه کرد: چون در شرایط یکسان حجم های مساوی از گاز ها شامل تعداد مساوی از مولکول ها می باشند، وزن این حجم های مساوی باید به نسبت وزن های مولکولهای آن ها یا وزن های مولکولی آنها باشد. به این ترتیب کانیزارو یک رشته وزن های مولکولی نسبی به دست آورد و با توجه به آن ها "اظهار داشت که وزن مولکولی گاز هیدروژن باید 2 باشد و در نتیجه مقادیر مطلق عناصر دیگر را تعیین کرد.
به عنوان مثال تعیین وزن اتمی اکسیژن را با روش کانیزارو شرح می دهیم:
مرحله اول: چگالی گاز نیتریک اکسید (NO) تقریبا 15 برابر گاز هیدروژن است، بنابراین اگر وزن مولکولی هیدروژن را 2 فرض کنیم، وزن مولکولی نیتریک اکسید برابر 30 می باشد.
مرحله دوم:حال از تجزیه 1 گرم نیتریک اکسید به عناصر سازنده آن 0.533 گرم اکسیژن به دست می آید. در نتیجه در 30 گرم نیتریک اکسید 0.533*30 یعنی 16 گرم اکسیژن وجود دارد.
تکرار این دو مرحله وزن اکسیژن موجود در یک مولکول گرم تعدادی دیگر از گازها مشخص شد
[TABLE="width: 500"]
[TR]
[TD="align: center"]
ترکیب
[/TD]
[TD="align: center"]
وزن مولکولی نسبت به H2=2
[/TD]
[TD="align: center"]
وزن اکسیژن در یک گرم وزن مولکولی
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="align: center"]
آب
[/TD]
[TD="align: center"]
18
[/TD]
[TD="align: center"]
16
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="align: center"]
نیتریک اکسید
[/TD]
[TD="align: center"]
30
[/TD]
[TD="align: center"]
16
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="align: center"]
نیتروکسید
[/TD]
[TD="align: center"]
44
[/TD]
[TD="align: center"]
16
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="align: center"]
نیتروژن دی اکسید
[/TD]
[TD="align: center"]
46
[/TD]
[TD="align: center"]
32
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="align: center"]
گوگرد دی اکسید
[/TD]
[TD="align: center"]
64
[/TD]
[TD="align: center"]
32
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="align: center"]
کربن دی اکسید
[/TD]
[TD="align: center"]
44
[/TD]
[TD="align: center"]
32
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="align: center"]
اکسیژن
[/TD]
[TD="align: center"]
32
[/TD]
[TD="align: center"]
32
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD="align: center"]
اوزون
[/TD]
[TD="align: center"]
48
[/TD]
[TD="align: center"]
48
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]
سومین و آخرین مرحله بررسی این دادها برای تعیین روابط عددی کامل بین وزن های حاصل می باشد. کوچکترین مقداری که برای وزن اکسیژن در وزن یک مولکول گرم یک ترکیب شیمیایی به دست می آید 16 گرم است و مقادیر دیگر به دست آمده مضرب صحیحی از 16 می باشد. بدین ترتیب ممکن است با عجله نتیجه بگیریم که 16 ، وزن اتمی اکسیژن است. در هر حال تمام اعداد جدول بالا مضربی از 8 نیز می باشند و از این رو ممکن است عدد 8 در نظر گرفته شود. ولی پذیرفتن 8 به عنوان وزن اتمی به یک نتیجه غیر محتمل منجر می شود که بسیار بعید است، به این ترتیب که تعداد اتم های اکسیژن در تمام ترکیبات اکسیژن دار موجود باید زوج باشد. به نظر می رسد چون ترکیبی وجود ندارد که مقدار اکسیژ ن موجود در یک مولکول گرم آن 8، 24 یا 40 گرم باشد، به این دلیل وزن اتمی اکسیژن را 16 در نظر گرفته اند.
آشکار است با روش های مشابهی می توان وزن های اتمی عناصر دیگر را که یک ردیف ترکیبات گازی شکل تشکیل می دهند به دست آورد. بنابراین کانیزارو با تلفیق ماهرانه قانون نسبت های چند گانه و اصل "حجم های مساوی - تعداد مساوی" شک و تردید مربوط به فرمول مولکولی - وزن اتمی را از بین برد و یک پایه و اساس شیمیایی دائمی را برای نظریه اتمی ارائه داد.
مطالبی که مورد بحث قرار گرفت بیشتر روی اصولی که در تشکیل مقیاس وزن اتمی دخالت داشتند تأکید می کنن و مسئله ای که بعد از آن باید مورد توجه قرار گیرد این است که چگونه از میان وزن های اتمی، دقیق
ترین آن ها انتخاب شود. برای این منظور سه روش مهم وجود دارد: تعیین دقیق وزن های اجسامی که در واکنش یا ترکیب شرکت می کنند، تعیین دقیق چگالی گاز و طیف نگاری جرمی.
می دانیم که اکنون وزن اتمی فراوان ترین ایزوتوپ کربن یعنی 12-C که باید برابر با 12 باشد، به عنوان مقیاس تعریف می شود.
....................................................................................
حالا برمی گردیم به ادامه سوال، مفهوم عدد آووگادرو (که البته به افتخار آمدئو آووگادرو این عدد را عدد آووگادرو نامیدند نه اینکه خود آووگادرو آن را بدست آورده باشد.). نتیجه ای که از بحث بسط نظریه اتمی به دست می آید، این است که تعداد اتم های موجود در یک اتم گرم عناصر مختلف برابر است و در یک مولکول گرم هر ترکیبی، همین تعداد از مولکول ها وجود دارد. پس عدد آووگادرو تعداد معینی از اتم ها را مشخص می کند که جرم آن ها بر حسب گرم دقیقا برابر با عدد وزن اتمی آنها می شود که به طور نسبی و بر اساس کربن-12 در نظر گرفته شده است. واحد جرم اتمی 1/12 جرم یک اتم C-12 تعریف می شود که این خود با استفاده از عدد آووگادرو قابل مقایسه است. (یعنی 1 تقسیم بر عدد آووگادرو برابر است با جرم واحد جرم اتمی amu)
....................................................................................
برخی روش های کاربردی برای تعیین مقدار عدد آووگادرو عبارتند از:
پدیده واپاشی پرتوزا (تجزیه آلفای یک مول Ra 226 به He-4 و Rn-222)
گرانروی گازی
ترکیب چگالی یک بلور، وزن فرمولی و فاصله ی بین اتم های بلور (به وسیله پرتو ایکس)
اندازه گیری ثابت فاراده و بار الکترون (اندازه گیری تعداد کولن هایی که برای رسوب دادن یک هم ارز به وسیله الکترولیز لازم است)
....................................................................................
پیشنهاد می کنم هرکس علاقه منده روش سوم رو کار کنه و وقتی متوجه شد، در این تاپیک این روش رو توضیح بده تا بقیه هم استفاده کنند.
....................................................................................
مطالب ارائه شده برداشتی بود از کتاب شیمی دانشگاهی نوشته بروس هـ. ماهان
