Kāds ir Avogadro numurs?

Amadeo Avogadro dzīvoja 19. gadsimta sākumā un bija itāļu zinātnieks, kurš pazīstams ar savu lomu daudzās dažādās zinātnes disciplīnās. Viņa slavenākais apgalvojums ir pazīstams kā Avogadro likums, un tā ir hipotēze, kas apgalvo: “Vienādi ideālu vai ideālu gāzu tilpumi vienā temperatūrā un spiedienā satur tādu pašu daļiņu vai molekulu skaitu.”

Šī ir intriģējoša hipotēze, jo tā saka, ka diezgan dažādiem elementiem, piemēram, slāpeklim un ūdeņradim, joprojām ir vienāds molekulu skaits vienā un tajā pašā ideālās gāzes tilpumā. Lai gan reālās pasaules apstākļos tas neatbilst patiesībai, statistiski tas ir diezgan tuvu, un tāpēc ideālajam modelim joprojām ir liela vērtība.

Konstanti var izteikt kā (p1)(V1)/(T1)(n1) = (p2)(V2)/(T2)(n2) = konstante; kur p ir gāzes spiediens, T ir temperatūra, kurā tā atrodas, V ir gāzes tilpums un n ir molāro vienību skaits.

Daļa no Avogadro ģēnija, un, lai gan šis skaitlis tika nosaukts viņa vārdā, ir tas, ka viņš varēja redzēt šīs fundamentālās attiecības ilgi pirms eksperimentālie pierādījumi to apstiprināšanai. Viņa iedzimtā izpratne par ideālo gāzu būtību bija pārsteidzoša, un tikai gadu desmitiem vēlāk eksperimentālie pierādījumi beidzot apstiprināja viņa hipotēzi.

1860. gados, vairāk nekā 50 gadus pēc tam, kad Avogadro pirmo reizi izvirzīja savu hipotēzi, Austrijas vidusskolas skolotājs Jozefs Loschmidts aprēķināja, cik molekulu ir vienā gāzes kubikcentimetrā tipiskā spiedienā un temperatūrā. Viņš noteica, ka tās ir aptuveni 2.6 x 1019 molekulas, tagad šis skaitlis ir pazīstams kā Loschmidt’s Constant, un kopš tā laika ir palielināts līdz 2.68677725 x 1025 m-3.

20. gadsimta pirmajos gados tika veikti meklējumi, lai atklātu precīzu Avogadro numura vērtību. Līdz 20. gadsimta sākumam daudziem zinātniekiem molekulas joprojām bija galvenokārt teorētiskas vienības, un tāpēc faktiski noteikt vērtību eksperimenta ceļā nebija iespējams. Tomēr, kad tas kļuva iespējams, uzreiz kļuva skaidrs, ka vērtība ir svarīga, jo tā atspoguļoja ideālo gāzu būtību.

Nosaukumu “Avogadro numurs” 1909. gada rakstā pirmo reizi izmantoja zinātnieks Žans Batists Žans Perins, kurš vēlāk 1926. gadā ieguva Nobela prēmiju fizikā. Viņš rakstā norādīja, ka “nemainīgais skaitlis N ir universāla konstante, ko var atbilstoši apzīmēt kā “Avogadro konstante”.

Jau vairākus gadus līdz 1960. gadiem pastāvēja strīdi par šī skaitļa patieso vērtību. Dažas grupas izmantoja skābekli-16, lai balstītos uz aprēķiniem, savukārt citas izmantoja dabā sastopamu skābekļa izotopu, kā rezultātā tika iegūtas nedaudz atšķirīgas vērtības. 1960. gadā konstante tika mainīta uz oglekļa-12 bāzes, padarot skaitli daudz regulārāku.