Slik Beregn Avogadros Antall

Fastsetting av Avogadros tall er en vanlig eksperiment i high-school og college-nivå kjemi kurs. Avogadros tall, 6,022 E23, er antallet atomer i en molo. Merk at eksponensiell notasjon 6,022 E23 betyr 6.022 ganger 10 i kraft 23. Dette er ofte skrevet som 6,022 x 10 ^ 23. Den vanligste fremgangsmåten for dens bestemmelse innbefatter elektrolyse av kobber ved å føre en elektrisk strøm mellom to kobberplater. I løpet av reaksjonen, kobberatomer i platen er festet til den negative polen på strømkilden --- anoden --- tape elektroner for å danne Cu (2+) ioner. Som kobberatomene miste elektroner, de oppløses i den flytende elektrolytt. Kobberplate er festet til den positive terminalen --- --- katoden samtidig "plater" Cu (2+) ioner fra elektrolytten på elektroden ved tilsetning av elektroner for å omdanne ionene tilbake til metallisk kopper. Den kobberanode derfor gradvis mister massen som reaksjonen skrider frem og katoden får en masse av kobber lik massen tapt ved anoden. Dersom experimenter overvåker den elektriske strømmen levert til cellen og den tid i løpet av hvilken den avgis, da denne informasjonen, sammen med massen av kobberanode før og etter elektrolysen, tillater beregning av Avogadros tall.

Bruksanvisning

1 Samle de nødvendige eksperimentelle data. I tilfelle av den populære kobberelektrolysen eksperiment, omfatter denne massen, i gram, av kobberet elektrode før og etter elektrolysen, den gjennomsnittlige strøm i ampere, brukt under forsøket, og den tid, i sekunder, at dagens ble brukt.

2 Beregne den totale elektriske ladningen overføres ved å multiplisere den gjennomsnittlige strøm, i ampere, etter den tid, i sekunder. Fordi en coulomb = 1 amp andre, er svaret i enheter på anhenger. For eksempel, en gjennomsnittlig strøm på 0,109 amper anvendt i 60 minutter, eller 3600 sekunder, ville bli

(0.109 ampere) * (3600 sekunder) = 392 anhenger.

3 Beregn antall elektroner som overføres ved å dividere med ansvaret for et enkelt elektron: 1,602 E-19 anhenger / elektron.

(392 anhenger) / (1.602 E-19 anhenger / elektron) = 2,45 E21 elektroner

4 Beregn antall kobberatomer som overføres ved å dele resultatet fra trinn 3 med to. Dette resulterer fra kobber antar en ladning av 2 under elektrolysen, noe som betyr at to elektroner overføring for hver og en kopperatom.

(2,45 E21 elektroner) / (2 elektroner / Atom) = 1,23 E21 kobberatomer.

5 Bestem antall mol kobber elektrolysert under prosessen ved å subtrahere vekten av den kobberelektroden etter elektrolysen fra startvekten og dividere med dets atommasse.

For eksempel, hvis en 35,975-g kobber elektrode veide 35,846 g ved slutten av eksperimentet, og deretter 35,975 g - 35,846 g = 0,129 g. Og gitt at atomvekten av kobber er 63,55 gram per mol, og deretter

(0,129 g) / (63,55 g / mol) = 0.00203 mol kobber.

6 Beregn Avogadros tall, N, ved å dele antall av kobberatomer overført, bestemt i trinn 4, ved antall mol kobber tapt fra elektroden, bestemt i trinn 5.

Fortsetter forrige eksempel,

(1,23 E21 atomer) / (0.00203 mol) = 6,06 E23-atomer / mol, noe som er svært nær den aksepterte verdi av 6,022 E23.