阿伏伽德罗常量的测定原理 请问阿伏加德罗常数是如何测定的?

作者&投稿:张闸 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

本实验是用电解的方法进行测定阿伏伽德罗常数。
如果用两块已知质量的铜片分别作为阴极和阳极,以CuSO₄溶液作电解液进行电解,则在阴极上Cu²⁺ 获得电子后析出金属铜,沉积在铜片上,使得其质量增加;在阳极上等量得金属铜溶解,生成Cu²⁺ 进入溶液,因而铜片的质量减少。发生在阴极和阳极上的反应:
阴极反应:Cu²⁺ +2e═(电解)Cu ;阳极反应:Cu═(电解)Cu²⁺ +2e
阴极反应:二价铜离子得两个电子生成铜(金属单质态);阳极反应:铜(金属单质态)被电解生成铜离子和两个电子。
从理论上讲,阴极上Cu²⁺离子得到的电子数和阳极上Cu失去的电子数应该相等。因此在无副反应的情况下,阴极增加的质量应该等于阳极减少的质量。但往往因铜片不纯,从阳极失去的重量要比阴极增加得质量偏高,所以从阳极失重算的得结果有一定误差,一般从阴极增重的结果较为准确。
需要测量的量包括:电流强度I,通电时间t,阴极增重的质量m.
由于Cu的相对原子质量为64,而摩尔是由¹²C的原子个数来定义的,故Cu的摩尔质量为64g/mol,由实验步骤,可知阴极增重1mol即64g铜时,电量应为2mol。
根据上述分析,可以得到阿伏伽德罗常数的估计值约为32It/me,其中e为单个电子的电量。



伏伽德罗常量(Avogadro constant),旧称阿伏伽德罗常数,为热学常量,符号NA。它的数值为:6.022 141 29 ±0.000 000 27×10²³(2010年CODATA数据)[1] ,一般计算时取6.02×10²³或6.022×10²³。它的正式的定义是0.012千克碳12中包含的碳12的原子的数量。
历史上,将¹²C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(Amedeo Avogadro,1776~1856)得名。
测量:
电量分析

最早能准确地测量出阿伏伽德罗常量的方法,是基于电量分析(又称库仑法)理论。原理是测量法拉第常数F,即一摩尔电子所带的电荷,然后将它除以基本电荷e,可得阿伏伽德罗常量。
国家标准技术研究所(NIST)的鲍瓦尔与戴维斯(Bower & Davis)实验在这一方法中堪称经典 ,原实验中电解槽的阳极是银制的,通电后银会“溶解”,实验中电量计所量度的就是这些单价银离子所带的电量,电解液为过氯酸,内含小量过氯酸银。设电流的大小为I,通电时间为t,从阳极中离开的银原子质量为m及银的原子重量为Ar,则法拉第常数为:
原实验中部份银原子会因机械性摩擦而脱落,而非通过电解,所以想通过银电极的消耗量来获得因电解而消耗的银原子质量m,就必须要解决摩擦造成的质量消耗问题,同时又不能大幅增加实验误差,为此NIST的科学家们设计出一种能补偿这个质量的方法:他们改在电解质中添加已知质量m的银离子,并使用铂制的阴极,银离子会在阴极上形成镀层,通过观测镀层来得知实验进程。法拉第常数的惯用值为F90= 96,485.39(13) C/mol,对应的阿伏伽德罗常量值为 6.022 144 9(78)×10²³ mol:两个数值的相对标准不确定度皆小于1.3×10⁻⁶。
计算公式
1mol NaCl的体积为
而NaCl是立方晶体,四个NaCl分子所占的体积是(2d)³
1molNaCl的个数为V/[(2d)³/4]=V/2d³
所以阿伏加德罗常数NA=M/2Pd³
如果P是原子密度,则八个原子所占的体积是(2d)³
故阿伏加德罗常数NA=M/2Pd³



阿伏伽德罗常数的三种测定方法~

1、电量分析
最早能准确地测量出阿伏伽德罗常量的方法,是基于电量分析(又称库仑法)理论。原理是测量法拉第常数F,即一摩尔电子所带的电荷,然后将它除以基本电荷e,可得阿伏伽德罗常量NA=F/e。
2、电子质量测量
科学技术数据委员会(CODATA)负责发表国际用的物理常数数值。它在计量阿伏伽德罗常量时,用到电子的摩尔质量Ar(e)Mu,与电子质量me间的比值:

电子的相对原子质量Ar(e),是一种可直接测量的量,而摩尔质量常数Mu,在国际单位制中其大小是有定义的,不用测量。然而,要得出电子的静止质量,必须通过计算,其中要使用其他需要测量的常数:

3、晶体密度法
运用X射线晶体学,是一种能得出阿伏伽德罗常量的现代方法。现今的商业设备可以生产出单晶硅,产物有着极高的纯度,及极少晶格缺陷。这种方法把阿伏伽德罗常量定为一个比值,摩尔体积Vm与原子体积Vatom间的比值:

其中

,而n则为每一体积为体积Vcell的晶胞内所含的原子数。
硅的晶胞有着由8个原子组成立方式充填排列,因此晶胞单元的体积,可由测量一个晶胞参数得出,而这个参数a就是立方的边长。
实际上,所测量的距离叫d220(Si),即密勒指数{220}所述的各平面间的距离,相等于

。2010年CODATA的d220(Si)数值为192.015 571 4(32)pm,相对不确定度为1.6×10⁻⁸,对应的晶胞体积为1.601 933 29(7 7)×10⁻²⁸m。
有必要测量样本的同位素成份比例,并在计算时考虑在内。硅共有三种稳定的同位素(28Si,29Si,,30Si),它们在自然界的比例差异,比其他测量常数的不确定度还要大。
由于三种核素的相对原子质量有着确高的准确度,所以晶体样本的原子重量Ar会经由计算得出。经由Ar与测量出的样本密度ρ,可得求阿伏伽德罗常量所需的摩尔体积:

其中Mu为摩尔质量常数。根据2014年CODATA的数值,硅的摩尔体积为12.058 832 14(61),相对标准不确定度为5.1×10-8。
根据2010年CODATA的推荐值,透过X射线晶体密度法所得出的阿伏伽德罗常量,其相对不确定度为8.1×10⁻⁸,比电子质量法高,约为其一倍半。

扩展资料:
阿伏加德罗常数是有量纲的,就是那么一堆东西,那么多粒子就叫1mol。
摩尔就是“一堆”古希腊叫做“堆量”。那么一堆数量就叫一摩尔,它是物质的量的单位,说白了就是粒子“堆”数的单位。相对分子质量的单位是1,当摩尔质量以克每摩尔为单位时,两者数值上相等。
阿伏伽德罗常量是一个比例因子,联系自然中宏观与微观(原子尺度)的观测。它本身就为其他常数及性质提供了关系式。例如,它确立了气体常数R与玻耳兹曼常数kB间的关系式,
以及法拉第常数F与基本电荷e的关系式,同时,阿伏伽德罗常量是原子质量单位(u)定义的一部份,其中Mu为摩尔质量常数(即国际单位制下的1g/mol)。
参考资料来源:百度百科-阿伏伽德罗常数

阿伏加德罗常数的符号是NA,单位是每摩(mol-1),数值是

NA = (6.0221376±0.0000036)×1023 /mol

阿伏加德罗常数由实验测定。它的测定精确度随着实验技术的发展而不断提高。测定方法有电化学当量法、布朗运动法、油滴法、X射线衍射法、黑体辐射法、光散射法等。这些方法的理论依据不同,但测定结果几乎一样,可见阿伏加德罗常数是客观存在的重要常数。

阿佛加德罗常数
答:数值测定 阿伏伽德罗常量指摩尔微粒(可以是分子、原子、离子、电子等)所含的微粒的数目。阿伏加德罗常数一般取值为6.023×10²³mol-1。因意大利化学家阿伏加德罗而得名具体数值是6.022 136 7×10²³包含阿伏加德罗常数个微粒的物质的量是1mol.例如1mol铁原子 质量为55.847g...

高中物理选修3-3知识点(要全一点的!!)
答:求伏伽德罗常数有两条思路,一是用摩尔质量与分子质量的关系;二是用摩尔体积与分子体积的关系。本题已知油滴体积,单分子油膜的厚度即为分子的直径,由此可以建立油滴体积与分子体积的关系,故可用体积关系求常数。设分子直径为d,则。一个油分子的体积,油的摩尔体积为,∴阿伏伽德罗常数。例3、关于布朗运动,下列说法正...

(1)要估算气体分子间的平均距离,需选用 &n...
答:(1)B (2) ,可知气体要放热 (1)B(2分)(2)①由理想气体的状态方程 得气体在状态B的温度 ………2分②由状态B→C,气体做等容变化,由查理定律得: ………1分故气体由B到C为等容变化,不做功,但温度降低,内能减小。根据热力学第一定律, ,可知气体要放热(3分)

阿伏伽德罗常量的测定原理
答:本实验是用电解的方法进行测定阿伏伽德罗常数。如果用两块已知质量的铜片分别作为阴极和阳极,以CuSO₄溶液作电解液进行电解,则在阴极上Cu²⁺ 获得电子后析出金属铜,沉积在铜片上,使得其质量增加;在阳极上等量得金属铜溶解,生成Cu²⁺ 进入溶液,因而铜片的质量减少。...