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        論阿伏伽德羅常量

        2017-08-30 13:05:49林則東
        物理通報(bào) 2017年8期
        關(guān)鍵詞:道爾頓常量德羅

        林則東

        (南昌航空大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院 江西 南昌 330063)

        論阿伏伽德羅常量

        林則東

        (南昌航空大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院 江西 南昌 330063)

        對(duì)阿伏伽德羅常量做了深入探討.

        阿伏加德羅 常量 探討

        阿伏伽德羅常量NA=6.02×1023mol-1是一個(gè)重要的物理量,頻繁地出現(xiàn)在熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的方程中.尤其是在化學(xué)學(xué)科,阿伏伽德羅常量的引入,進(jìn)一步發(fā)展了分子理論,加深了人們對(duì)微觀世界的理解,使得化學(xué)計(jì)算大大簡(jiǎn)化,給化學(xué)研究帶來了深刻的影響.

        1 阿伏伽德羅常量的提出

        為了協(xié)調(diào)道爾頓的原子論[1]與蓋呂薩克基于實(shí)驗(yàn)中提出的“在同溫同壓下,相同體積的不同氣體含有相同數(shù)目的原子”這一假說之間的矛盾,阿伏伽德羅以其深刻的洞察力和嚴(yán)密的邏輯發(fā)展了道爾頓的原子理論,提出了分子假說并提出了阿伏伽德羅定律:“在同溫同壓下,相同體積的不同氣體具有相同數(shù)目的分子.”[2]

        阿伏伽德羅定律可以表示為

        V=C(T,p)N

        (1)

        式中V代表氣體的體積,N代表氣體分子數(shù),C(T,p)為比例系數(shù).

        由于氣體分子數(shù)N是一個(gè)龐大的數(shù),為了計(jì)算方便,物理學(xué)家引入了物質(zhì)的量這一物理量,令

        (2)

        式中NA即為阿伏伽德羅常量.將式(2)代入式(1),可得

        V=C(T,p)NAn=Vmn

        其中Vm=C(T,p)NA即為氣體摩爾體積.

        根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程[3,4],我們可以得出

        當(dāng)T=273.15K,p=1.01×105Pa時(shí),Vm=22.4L·mol-1.

        2 阿伏伽德羅常量的確定

        單從物質(zhì)的量的定義出發(fā),我們是無法確定阿伏伽德羅常量的值的.因?yàn)楦鶕?jù)物質(zhì)的量的定義式(2),NA的取值可以任意,只不過NA的取值越大,1mol分子所含的分子數(shù)越多[4].

        為了使化學(xué)計(jì)算方便,化學(xué)家提出了摩爾質(zhì)量的概念,規(guī)定了質(zhì)量在數(shù)值上等于物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的物質(zhì)所含的分子數(shù)目為1mol分子,即[4]

        (3)

        聯(lián)立式(2)、式(3),可得

        M的數(shù)值可以查元素周期表,所以想要確定阿伏伽德羅常量的數(shù)值,需要測(cè)出一個(gè)分子的質(zhì)量m(N=1).分子是由原子構(gòu)成的.所以分子的質(zhì)量等于構(gòu)成分子的原子的質(zhì)量和

        原子的質(zhì)量主要集中在原子核上,所以只要測(cè)出構(gòu)成分子的原子核質(zhì)量就行.原子核的質(zhì)量可以通過荷質(zhì)比測(cè)量出來[3].

        1 道爾頓. 化學(xué)哲學(xué)新體系.北京:北京大學(xué)出版社,2006

        2 雷·斯潘根貝格,黛安娜·莫澤. 科學(xué)的旅程.北京:北京大學(xué)出版社,2014

        3 陳治,陳祖剛, 劉志剛.大學(xué)物理(上).北京:清華大學(xué)出版社, 2007

        4 蘇汝鏗.統(tǒng)計(jì)物理學(xué)(第2版).北京:高等教育出版社,2004

        Discussion on Avogadro Constant

        Lin Zedong

        (College of Environment and Chemical Engineering, Nanchang Hangkong University, Nanchang, Jiangxi 330063)

        In this article, the Avogadro constant is deeply discussed.

        Avogadro; constant; discussion

        2017-02-10)

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