Снова приветствую вас, мои дорогие читатели. На прошлом уроке мы узнали разницу между атомом и молекулой. Однако в предисловии я бы откинулся ещё дальше. В уроке про таблицу Менделеева мы затрагивали такое понятие как атомная единица массы, которая 1,66 умноженная на 10 в -27 степени килограмма. Там я вам обещал пояснить откуда берётся столько атомов. Более подробно эта тема будет раскрыта на уроке по молярному объёму, впрочем, без сегодняшнего занятия заходить на ту территорию не очень разумно.
Давайте же приступим!
Знакомьтесь, Амедео Авогадро:
Итальянский граф, родившийся в 1776-м году в Турине. Воистину - человек, обогнавший своё время. Ведь в самом начале 19-го века, в 1811 году, за год до Отечественной войны, Бородино и всего такого, он посчитал количество молекул... Да ладно, ну вы ж не такие наивные :)
Естественно, что с технологиями тех времён подобное было невозможно в принципе. 6022 и ещё 20 нулей потом.
Истинная заслуга Авогадро - в предположении, что объём газа (при постоянном давлении и температуре) пропорционален количеству атомов и молекул внутри этого газа.
Предположение итальянского учёного было взято отнюдь не с потолка, а помощью объёмов водорода и кислорода в водяном паре. Отношение получалось 2:1:2 (2 части водорода, 1 часть кислорода, 2 части водяного пара). Отсюда и возникла теория, на основании которой, как полагал Авогадро, можно получить понимание о массах атомов разных веществ. Правда идея была воспринята в штыки, ибо, в те далёкие лохматые времена, идея о том, что молекула простого вещества может быть двухатомной считалась ересью.
Идея стала набирать популярность лишь после смерти итальянского учёного. Окончательно же число Авогадро как явление появилось лишь в 1909 году.
За это открытие французский химик Жан-Батист Перрен получил Нобелевскую премию, правда в 1926-м году. Признаюсь честно, объяснить суть его опыта на уровне понимания 7-8 класса - очень проблематично, но для интересующихся ссылку оставлю. Да и честно говоря, этот эксперимент не смог дать точное значение числа Авогадро. Впоследствии это уже доделывали за Перрена в 1971-м году, когда получили те самые 6,022*10^23. По самым последним оценкам (2018 год), число Авогадро было определено с точностью до 9-го знака за запятой.
Впрочем, учитывая с каким огромным числом мы работаем, это мелочи жизни. Ведь, к примеру, если в прогнозе погоды вам говорят, что на улице 4 градуса тепла по Цельсию, то 9-й знак за запятой, создающий погрешность... Ну простите:
Но тут мы подходим ко второму моменту: что это за 6,022*10^23? Откуда оно взялось?
Вообще, даже учебник по химии вам скажет, что число Авогадро - это количество молекул в 12 граммах углерода.
Скажете вы. Почему углерод? Почему 12 грамм?
Хороший вопрос, мои дорогие!
Смотрите, сначала вообще считали по водороду. Там выходит 1 грамм, всё просто и логично. Перрен же в своих трудах предлагал считать по кислороду, ибо почти все вещества образуют оксиды тем или иным способом, а через оксиды проще выходить на молярные массы других составляющих соединения.
Предложение считать за стандарт углерод пришло с развитием масс-спектрометрии, но это вообще тёмный лес, в котором я вряд ли смогу указать вам простой и верный путь, на данном этапе нашей с вами программы подавно. Для масс-спектрометрии выяснилось, что намного проще считать число Авогадро, как количество молекул в 12 граммах водорода.
Однако!
Вы должны понимать, что масс-спектрометрия работает с настолько микроскопическими величинами, что там каждый чих может пустить под откос вообще всё. Для простого обывателя данные погрешности малы до безобразия. Посему, если вас в школе будут спрашивать, даёте определения числа Авогадро, как количество атомов в 12 граммах углерода, а атомную массу как 1/12 массы атома углерода. Просто это, по факту, самое точное определение, которое можно дать с позиции науки. Увы, я учился на фармаколога, потому глубже в тему не копал и вам помочь не смогу.
Сейчас нам гораздо важнее усвоить другое понятие. Знаете, когда я только пришёл на химию в 8-й класс, в школу где её начинали проходить в 7-м (сей травмирующий опыт я описывал), нам дали вот такую задачу.
В походе мальчики первого отряда убили одну моль и одного комара, а мальчики второго отряда убили один моль комаров. На что была бы похожа палатка второго отряда после побоища, если бы комары вели себя как молекулы газа? ( масса комара =0,01г.)
Знаете, когда я сейчас нашёл эту задачу, я ох...
В общем, я был в неописуемом культурном шоке от того, какой бред бывает в школьных задачах. Дабы вы поняли моё негодование:
Что такое моль?
Мо́ль платяна́я[1][2], или мо́ль ко́мнатная[3] (лат. Tineola bisselliella) — вид чешуекрылых насекомых из семейства настоящих молей (Tineidae). Космополитический вид[4]. Моль населяет дома и является домашним вредителем[5], гусеницы которого портят ткани, объедая их, и грызут шёлковую обивку мебели[4]. Ущерб изделиям наносят только гусеницы, потому что имаго лишены ротового аппарата грызущего типа[6]. В тёмное ночное время взрослые моли летят к искусственному источнику света[4].
Так вот, в химии моль - это единица измерения количества вещества. Является вспомогательной, по той простой причине, что число Авогадро - просто огромное. Но вообще - моль, это величина, которая показывает, сколько чисел Авогадро поместилось в количестве молекул вещества во взятой пробе. Использование такой величины весьма логично, ибо представьте такую задачу:
Найдите массу 21 квадриллиона 77 триллионов молекул воды.
Так себе задачка...
А что если:
Найдите массу 3,5 молей воды. Тут легко: H2O молярная масса водорода - 1, их тут 2, 16 у кислорода, итого 18, 18 умножили на 3,5 получили 63 грамма воды.
Да, мои хорошие, каких-то жалких 63 миллилитра воды содержат более 21 квадриллиона молекул! Представляете масштаб?)
Поэтому моль - это хорошая вспомогательная величина, чтобы лишний раз не трогать число Авогадро - огромное и страшное.
Впрочем:
Точнее комарам.
1 моль - это 6,022*10^23 степени комаров, учитывая что масса комара 0,01 гр, мы получаем 6,022*10^21 гр, или 6,022*10^18 кг. То есть, примерно... ШЕСТЬ КВИНТИЛЛИОНОВ КИЛОГРАММОВ, КАРЛ! ЭТО БОЛЬШЕ ЧЕМ МАССА ВООБЩЕ ВСЕЙ ВОДЫ В ЧЁРНОМ МОРЕ!!!!
На этом всё, спасибо за внимание, ждите новые статьи, ставьте лайки, подписывайтесь на канал, записывайтесь на вводное занятие, изучайте химию.