Η σημασία της σταθεράς Avogadro

1. Η σημασία της σταθεράς Avogadro • "Αν και τα μόρια διαφέρουν σε μέγεθος, σχήμα και μάζα ο αριθμός των μορίων σε ένα moleείναι μια παγκόσμια σταθερά για όλατα στερεά, υγρά και αέρια, στοιχεία και χημικές ενώσεις".(Virgo 1933) • To ΝΑ αποτελεί γέφυρα μικρόκοσμου-μακρόκοσμου και μείζον θέμα για την έρευνα. Ηακριβής μέτρηση της τιμής του ΝΑ σε όλα τα φαινόμενα στα οποία εμπλέκεται αποτέλεσε πρόκληση για τους επιστήμονες και οδήγησε σε πολλές νέες ανακαλύψεις. (Jensen 2010)

2. Η ιστορική προσέγγιση • του ΝΑ και του μεγέθους των μορίων • Πώς αντιμετώπισαν οι επιστήμονες την • πρόκληση να μετρήσουν τα σωματίδια • χωρίς τα σημερινά μέσα; • Γιατί και πότε συνδέθηκε το όνομα του • Avogadro με τη σταθερά ΝΑ; • Πώς προσδιορίστηκε η σταθερά Avogadro; • Πώς φτάσαμε στις σημερινές τιμές; βιβλιογραφία περιορισμένη - αναγκαστικά πρωτότυπα

3. Η σταθερά Avogadro μετρήθηκε • Αρχικά στον ΑΕΡΑμε την κινητική θεωρία (+ Υπ. Αvogadro) Loschmidt , Boltzmann, Maxwell 1811 1865 1873 • Μετά με τη κίνηση των κόκκων της γύρης (Βrown) στοΝΕΡΟ Perrin 1909 • Τώρα πια με σκέδαση- περίθλαση ακτίνων Χ σε ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΑ ΣΤΕΡΕΑ όπως Si Project AvogadroIAC (= International Avogadro Coordination) • ΥΠΑΡΧΟΥΝ πάνω από 80 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟΙ ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΤΡΗΣΗΣ

4. Το Ιστορικό Πλαίσιο versus HO … ΗΟ1/2

5. Dalton 1766-1844 • Ostwald, 1853 – 1932 mole-molecules? • Nobel 1909,Κατάλυση, ΧΙ ταχύτητα αντ. Αvogadro 1776-1856 Υπόθεση EVEN molecules 1811 • Perrin,1870-1942 • NA 1909 Nobel 1926 19ος- 20οςαι. Loschmidt 1821-1895 μέγεθος μορίου d, no 1865 Cannizzaro 1826 – 1910, EinsteinSmoluchowski 1879 – 1955 1872-1917 1905:A new determination of molecular dimensions, PhD μοντέλο κίνησης Brown Maxwell 1831-1879 Boltzmann 1844-1906 Κινητική θεωρία…1873 quantity- molecules= granules

6. υπόθεσηAvogadro = η βάση της Μοριακής Θεωρίας Avogadro 1811 • EVEN = Equal VolumesEqual Numbers:Ίσοι όγκοι αερίων- ίσα μόρια • ο όγκος του αερίου (σε δεδομένη θερμοκρασία και πίεση) είναι ανάλογος με τον αριθμό των μορίων , ανεξάρτητα από τη φύση του αερίου (βαριά ή ελαφρά) Στοιχειώδη (άτομα) και σύνθετα ΜΟΡΙΑ • Elementary : H , O = 2 Ο 1/2 Compound : ΗΟ 1/2 • Λατινικά: molecules=υποκοριστικό της λέξης moles=σωρός • Ελληνικά: μόρια από μόρος= μονάδα μέτρ. επιφανειών από μείρομαι=διαιρούμαι • ΗΟ ½ από πυκνότητες των αερίων και αναλογίες όγκων βρίσκει ΜΒ (ΑΒ) για τα αέρια καλύτερα από τους Dalton και Berzelius για ΗO (ABO=15 αντί 5,5) • 1860 Ο Cannizaro αναδεικνύει το έργο του στο 1ο συνέδριο Χημείας-Καλσρούη • 1909 Ο Perrinπροτείνει την ονομασία του αριθμού ΝΑ προς τιμήν του • Ο ίδιος oAvogadro δεν γνώρισε ποτέ το mole ή... τη σταθερά του, το ΝΑ • 1956 L.Pauling : "το έργο του Avogadro είναι η βάση της θεωρητικής χημείας και η συμβολή του στη Χημεία η μεγαλύτερη όλων". • (Avogadro 1811 το πρωτότυπο, Perrin 1926, Asimov 2004, Chigliano 1992)

7. Loschmidt 1865 • Υπολογίζει για πρωτηφορα τη μέση διάμετρο d των μορίωναέρα≈ 1nm (σωστή τάξη μεγέθους) Ο ίδιος αποκαλεί τη διάσταση των μορίων το ένα εκατομμυριοστό του χιλιοστού! • Χρησιμοποιεί την αριθμητική πυκνότητα n0=αριθμός των σωματιδίων ανά μονάδα όγκου (σε ορισμένη p,T) σήμερα σταθερά Loschmidt προς τιμήν του, no = NA/Vm ή amagat. Από θεωρία Avogadrοπήρε n0 = N/Vg = σταθερά (P,Τ) για κάθε αέριο Από κινητική θεωρία αερίωνπήρε μέση ελεύθερη διαδρομή l= 4/3(no π d2)-1 • Βρήκε την περίφημη σχέση του d = 8 l εγια το συντελεστή συμπύκνωσης αερίου ( ε=Vliq / Vgas) • Για τον ατμοσφαιρικό αέρα d/l=8Vl/Vg≈1/100 l = 65 nm (Maxwell) ή 140 nm (Meyer) και ε= 0.000866 (δική του τιμή ) • d= 0,45nmή 0,96 nmκαιn0 = 0,18 ή 1,8. 1025 m-3 που δίνει τιμή για τη σημερινή σταθερά Avogadrο= ΝΑ = n0.Vm = 0,4 ή 4 . 1023mol -1! Loschmidt 1865 το πρωτότυπο, Hawthorn 1970

8. Κίνηση Brown και απόδειξη Perrin Αναδημοσίευση από το βιβλίο του JeanBaptistePerrin, LesAtomes: εμφανίζονται τρεις χαράξεις της κίνησης των κολλοειδών σωματιδίων ακτίνας 0,53 μm, όπως φαίνονται στο μικροσκόπιο. Οι διαδοχικές θέσεις είναι κάθε 30 sec Και ενώνονται με ευθύγραμμα τμήματα (το μέγεθος του mesh είναι 3.2 µm) Στην ομιλία του ο Perrin αναφέρεται στη συμφωνία των τιμών του με τις τιμές άλλων ερευνητών, που προκύπτουν με διαφορετικές μεθόδους, όπως με Kιν. Θεωρία, με το πείραμα σταγόνας λαδιού Millikan, με τη μέτρηση φορτίου σκόνης Τhomson, με ακτινοβολία σωματιδίων α από ράδιο κλπ. Αυτή η καθολικά σταθερή τιμή του ΝΑαποτελεί αντικειμενική απόδειξη της ύπαρξης των μορίων. Ο Ostwaldυποχώρησε … Τα άτομα και τα μόρια υπάρχουν πράγματι και δεν είναι μια βολική έννοια για τους χημικούς υπολογισμούς …