阿伏伽德罗数是什么?| HowStuffWorks

给你个提示，不是867-5309。那是珍妮的电话，不是阿伏伽德罗的。你也不会在公共厕所的墙上找到这些用记号笔潦草地写着的数字。然而，你会在标准的化学教科书中发现:它是6.0221415 × 10²³．这个数字是602,214,150,000,000,000,000,000[来源:狐狸］.短时间吗?就叫它摩尔吧。

就像一打是12个东西一样摩尔就是阿伏伽德罗的数字。在化学中，这些“东西”是原子或分子。理论上，你可以有一摩尔棒球或其他东西，但考虑到一摩尔棒球将覆盖地球数百英里的高度，你很难找到一摩尔比分子大的东西的良好实际用途[来源:希尔和科尔布］.那么，如果摩尔只用于化学，阿伏加德罗(全名:洛伦佐·罗马诺阿伏加德罗)和化学是如何相交的呢?

阿伏加德罗1776年出生于意大利，成长于化学发展的重要时期。像约翰·道尔顿和约瑟夫·路易斯·盖-吕萨克这样的化学家开始了解原子和分子的基本性质，他们激烈地争论这些无限小的粒子是如何表现的。吕萨克的合并体积定律阿伏伽德罗特别感兴趣。该定律指出，当两种气体相互作用生成第三种气体时，反应物的体积与产物的体积之比总是由简单的整数构成。举个例子:两体积的氢气和一体积的氧气结合成两体积的水蒸汽(至少在温度足够高的时候)没有任何剩余，或:

2 h₂+ O₂- - - > 2 h₂O

根据这个定律，阿伏伽德罗推导出，为了使这一定律成立，在相同温度和压力下，体积相等的任何两种气体所包含的粒子数量必须相等(阿伏伽德罗定律)．要解释这一定律对任何例子都成立的唯一方法，包括我们刚刚提到的，就是，原子和分子之间是否存在差异，而某些元素，比如氧，实际上是以分子的形式存在的(对于氧，是O₂当然，阿伏伽德罗并没有像“分子”这样的词来描述他的理论，他的想法遭到了约翰·道尔顿等人的抵制。要让阿伏伽德罗的思想得到应有的重视，需要另一位名叫斯坦尼斯劳·坎尼扎罗的化学家。当这些想法获得关注时，阿伏伽德罗已经去世了。

那么阿伏伽德罗常数在哪里呢?由于阿伏伽德罗定律对化学的发展至关重要，化学家让·巴蒂斯特·佩林以他的名字命名了这个数字。继续读下去，看看化学家是如何确定阿伏伽德罗数的，以及为什么即使在今天，它仍然是化学中如此重要的一部分。

实践中的阿伏伽德罗数

如何在地球化学家们确定了这样一个看起来武断的阿伏伽德罗数吗?为了理解它是如何推导出来的，我们必须首先解决原子质量单位(amu)的概念。的原子质量单位是碳-12(碳最常见的同位素)的一个原子质量的1/12。这就是它简洁的原因:碳-12有6个质子，6个电子和6个中子，因为电子的质量很小，一个碳-12原子质量的1/12非常接近一个质子或一个中子的质量。元素的原子量(你在元素周期表的元素下面看到的数字)也用原子质量单位表示。例如，氢的平均原子量是1.00794阿姆u。

不幸的是，化学家们没有一个可以测量原子质量单位的尺度，他们当然也没有能力一次测量单个原子或分子来进行反应。由于不同的原子有不同的重量，化学家们必须找到一种方法，在原子和分子的无形世界和用克来衡量的化学实验室的实际世界之间架起一座桥梁。为了做到这一点，他们在原子质量单位和克之间建立了一种关系，这种关系是这样的:

1 amu = 1/6.0221415 x 10²³克

这种关系意味着，如果我们有一摩尔碳-12原子的阿伏伽德罗数(Avogadro's number)(根据定义，碳-12的原子量是12 amu)，那么碳-12样本的重量就正好是12克。化学家利用这种关系可以很容易地在可测量的单位克和不可见的单位摩尔(原子或分子)之间进行转换。

现在我们知道了阿伏伽德罗数是如何派上用场的，我们需要检验最后一个问题:化学家最初是如何确定一摩尔中有多少个原子的?第一个粗略的估计来自物理学家罗伯特·米利根，他测量了电子的电荷。一摩尔电子的电荷，叫做法拉第在密立根的发现之前，这些问题就已经为人所知了。

将一个法拉第通过电子的电荷，得出阿伏伽德罗常数。随着时间的推移，科学家们发现了新的、更精确的方法来估计阿伏伽德罗常数，最近的方法是使用先进的技术，比如用x射线检查1公斤重的硅球的几何形状，并从数据中推断出它所包含的原子数量。虽然千克是所有质量单位的基础，但一些科学家想开始使用阿伏伽德罗常数，就像我们现在定义米的长度一样光的速度而不是反过来。

鼹鼠节:药剂师心脏手术后的第一天

你可能不会在这一天休息，也不会在当地的药店里发现满是庆祝的卡片，但世界各地的药剂师每年都会庆祝鼹鼠节。因为阿伏伽德罗数是6.022 × 10²³在美国，只有在每年10月23日早上6点02分才有意义。狂欢者们讲化学笑话，吹着他们点燃的天然气气泡，喝着用干冰冷藏的饮料敬酒，甚至背诵鼹鼠效忠誓言．

特别感谢Meisa Salaita，全能的化学奇才，美国国家科学基金会化学进化中心教育与推广主任，感谢她对这篇文章的帮助。

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来源

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