Numri i Avogadros

thumb|alt=text|Amedeo Avogadro Në shkencat e kimisë dhe fizikës, numri i Avogadros (i shprehur me simbolet Lose N_A) definohet si raporti i grimcave përbërëse (atomeve ose molekulave) në një mostër me sasinë e substancës n (njësia: mol) e shprehur matematikisht si N_A=N/n. Thënë ndryshe, numri i Avogadros shprehë numrin e grimcave elementare në një mol të substancës dhe ka vlerën 6.02214129(27)×10²³ mol⁻¹.Përdoret për njehëssimin e sasisë së substancës dhe numrin e atomeve,molekulave,joneve.

Historiku

Numri i Avogadros si term rrjedh nga shkencëtari italian Amedeo Avogadro, i cili, më 1811, për herë të parë propozoi që vëllimi i gazit (në një temperaturë dhe shtypje të caktuar) është proporcional me numrin e atomeve ose molekulave pa marrë parasysh natyrën e gazit. Shkencëtari francez Jean Perrin, më 1909, emëroi ketë konstantë si shenjë nderi ndaj Avogadros. Në vitin 1926, Perrin fitoi çmimin Nobel për fizikë, ku një pjesë e madhe e punës së tij kishte të bënte me përcaktimin e numrit të Avogadros duke përdorur metoda të ndryshme matematike.

Për ta përcaktuar saktë numrin e Avogadros kërkohet që të bëhet matja e një sasie të vetme të substancës, në shkallët atomike dhe makroskopike, duke përdorur të njejtën njësi matëse. Kjo u bë e mundur për herë të parë kur fizikanti amerikan Robert Millikan mati sasinë e ngarkesës elektrike të elektronit me 1910. Ngarkesa elektrike e një moli të elektroneve paraqet një konstantë (e quajtur farad) dhe ishte e njohur qysh më 1834 kur Michael Faraday publikoi punën e tij mbi elektrolizën. Duke pjesëtuar ngarkesën e elektroneve në një mol me ngarkesën e një elektroni të vetëm, fitohet vlera e numrit të Avogadros. Që prej 1910, janë bërë kalkulime të reja të cilat kanë përcaktuar më saktë vlerat për konstantën e Faradejit dhe ngarkesën elektrike.

Perrin ishte ai i cili propozoi që numri i Avogadros (N) ti referohej numrit të molekulave në një gram-molekulë të oksigjenit (saktësisht 32 g të oksigjenit) dhe ky term deri më sot, ka perdorim të gjerë sidomos kur bëhet fjalë për parimet fillestare shkencore. Ky term më vonë u ndryshua dhe u thirr si konstanta e Avogadros (N_A) atëherë kur moli u bë njësi standarde ne sistemin internacional SI më 1971 e cila shprehë sasinë e substancës si dimension i pavarur për matje. Si rrjedhim, konstanta e Avogadros nuk ishte më vetëm një numër, por kishte edhe njësinë për matje, molin reciprok (mol⁻¹).

Roli në shkencë

Numri i Avogadros është faktor kyc në dukuritë mikroskopike dhe makroskopike. Kështu, ajo përmban një relacion me konstantet tjera fizike. Për shembull, ajo bën të mundur lidhjen ndërmjet konstantës së gazit R dhe Konstantës së Bolcmanit k_B,

$R=k_{\rm {B}}N_{\rm {A}}=8.314\,472(15)\ {\rm {J\,mol^{-1}\,K^{-1}}}\,$

dhe Konstantës së Faradejit F me ngarkesën elementare e,

$F=N_{\rm {A}}e=96\,485.3383(83)\ {\rm {C\,mol^{-1}}}.\,$

Numri i Avogadros poashtu përdoret në definimin e njësisë së unifikuar të masës atomike, u,

$1\ {\rm {u}}={\frac {M_{\rm {u}}}{N_{\rm {A}}}}=1.660\,538\,782(83)\times 10^{-24}\ {\rm {g}}$

ku M_u është konstanta e masës molare.

Matjet

Kulometria

Metoda më e hershme dhe e saktë për matjen e vlerës së konstantës të Avogadros është e bazuar në kulometri. Sipaas këtij principi bëhet matja e Konstantës së Faradejit, F, e cila paraqet ngarkesën elektrike të bartur nga një mol elektronesh, dhe duke pjestuar me ngarkesën elementare, e, për ta fituar konstantën e Avogadros.

$N_{\rm {A}}={\frac {F}{e}}$

Matja e masës së elektronit

Komiteti për të dhënat për shkencë dhe teknologji (CODATA) publikon vlerat për konstantet për përdorim internacional. Ajo përcakton konstantën e Avogadros përmes raportit të masës molare të elektronit me masën e elektronit m_e

$N_{\rm {A}}={\frac {A_{\rm {r}}({\rm {e}})M_{\rm {u}}}{m_{\rm {e}}}}.$

Masa atomike relative e elektronit, A_r, është madhësi që matet direkt, dhe masa molare, M_u, është konstantë e definuar në SI. Masa e elektronit në qetësi, megjithatë, kalkulohet prej konstanteve tjera të matura

$m_{\rm {e}}={\frac {2R_{\infty }h}{c\alpha ^{2}}}.$

Faktori kryesor limitues në precizitetin e konstantës së Avogadros është paqartësia në vlerën e konstantës së Plankut, kurse konstantet tjera që marrin pjesë në kalkulim janë precize.