جدول ال
ما هو عدد افوجادرو في علم الرياضيات؟ يتردد في أبحاث علم الكيمياء والذرات والجزيئات والمركبات المختلفة استخدام عدد أفوجادرو من قبل العلماء والباحثين والدارسين في هذا المجال، فما المقصود بعدد افوجادرو واستخدامه في معرفة عدد ذرات مركب ما وكيف تم الحصول على عدد أفوجادرو؟ تساؤلات سيتم توضيحه في هذا المقال من في سطور هذا المقال.
ما هو عدد افوجادرو
عدد افوجادرو هو عدد الجسيمات الموجودة في مول واحد من مادة ما ويبلغ 6.0221 * 1023، ويرمز له ب NA ويسمى أيضًا ثابت أفوجادرو ووحدته المول مرفوعًا للقوة 1، ويقصد بالجسيمات الذرات أو الجزيئات أو الأيونات أو الإلكترونات بحسب طبيعة المادة المدروسة، وقد سمي بعدد افوجادرو نسبةً للعالم الذي وضعه وهو عالم إيطالي يدعى أميديو أفوجادرو.[1]
أهمية عدد أفوجادرو
عند الحديث حول عـدد أفـوجادرو لابد من السؤال عن أهميته وكيفية استخدامه لمعرفة فائدته، وتتجلى أهمية عدد افوجادرو بكونه وحدة قياس تسهل على الفيزيائيين والكيميائيين عملهم وحساباتهم إذ يمكنهم باستخدام عـدد افـوجادرو كتابة مول واحد من المادة بوزن جزيئي صغير وأعداد صغيرة، كما ويوفر طريقة سلسة لموازنة المواد الناتجة في المعادلات الكيميائية ومقارنة النسب والنتائج.
شاهد أيضًا: اول من اعتقد بوجود الذرات
حساب عدد ذرات مركب باستخدام عدد افوجادرو
يمكن الاستفادة من عـدد افـوجادرو في حساب عدد الذرات في أي مركب باتباع بعض الخطوات البسيطة، ويكون ذلك على الشكل التالي:
- تحديد كتلة العينة المدروسة وواحدتها الغرام.
- تقسيم كتلة العينة على الكتلة المولية للمركب أو العنصر للحصول على عدد المولات، حيث أن الكتل المولية لمختلف العناصر المكتشفة حتى الآن موجودة ف5ي الجدول الدوري للعناصر الكيميائية.
- ضرب عدد المولات الناتج بـعدد أفـوجادرو فينتج عدد ذرات هذه العينة من مركب ما.
مثال على كيفية حساب عدد ذرات مركب باستخدام عدد أفوجادرو
إذا وجد جزيء ماء ذو التركيب الكيميائي H2O وكتلته 14.7 غرام فما هو عدد ذراته؟ علمًا أن الكتلة المولية لعنصر الأوكسجين هي 16 والكتلة المولية للهيدروجين هي 1، الحل يكون باتباع الخطوات التالية:
- تعتبر كتلة الجزيء 14.7 غرام وهذا موضح في نص المسألة.
- يجب الكتلة المولية لجزيء الماء يتم حسابها وفق القانون:
- الكتلة المولية لجزيء الماء = الكتلة المولية للهيدروجين* عدد ذرات الهيدروجين في الجزيء + الكتلة المولية للأكسجين * عدد ذرات الأكسجين
- الكتلة المولية لجزيء الماء= 1*2 + 16 * 1= 18 وواحدتها هي غرام/مول.
- يلزم حساب عدد المولات عبر القانون:
- عدد المولات= كتلة الجزيء/ الكتلة المولية.
- عدد المولات= 14.7/ 18= 0.81 مول.
- يعد عدد ذرات جزيء الماء هو عدد المولات مضروبًا بعدد أفوجادرو وبالتالي عدد الذرات= 0.81* 6.022 * 1023 = 4.91 * 1023 ذرة.
قانون أفوجادرو للغازات
العالم أفوجادرو اكتشف قانونًا خاصًا بالمركبات الغازية وأسماه بقانون أفوجادرو وينص هذا القانون على أن الغازات التي لها نفس الحجم يكون لها نفس العدد من الجزيئات تحت نفس الظروف من الضغط والحرارة، ووضع لذلك الصيغة الرياضية التالية (V1/ N1= V2/ N2)، حيث أن V1 هو الحجم الأولي للغاز وV2 هو الحجم النهائي فيما يكون N1 هو عدد المولات الأولي للغاز وN2 هو عدد المولات النهائي للغاز.[2]
شاهد أيضًا: كيف تختلف الذرات
تطبيق على قانون أفوجادرو للغازات
نفخ بالون باستخدام غاز الهيليوم فاستخدم حوالي 2.5 ليتر من الغاز، وكان عدد مولاته هو 0.0950 مول، ثم وفي نفس الظروف القياسية من الضغط والحرارة تم إضافة 0.0150 مول من الهيليوم إلى البالون، فكم سيصبح الحجم الجديد للبالون؟
باستخدام قانون الغازات يمكن حساب الحجم الجديد اعتمادًا على الحجم القديم وعدد المولات الأولي والنهائي، لذلك يجب أولًا حساب عدد المولات النهائي ويكون ذلك بتطبيق القانون:
- N2= N1+ 0.0150.
- N2= 0.0950+ 0.0150 = 0.11.
- V1/ N1 = V2/ N2.
- 2.5/ 0.0950 = V2/ 0.11.
- V2= 2.89 L.
شاهد أيضًا: مادة تتكون من نوع واحد من الذرات
تطبيق على حساب عدد الذرات باستخدام عدد أفوجادرو
ما هو عدد ذرات عنصر الصوديوم المتواجدة في ثلاثة مولات من كبريتات الصوديوم Na2So4؟
يتم حل السؤال السابق عبر إيجاد عدد ذرات عنصر الصوديوم في مول واحد وضربها بثلاثة، وفيما يلي خطوات إيجاد عدد ذرات الصوديوم:
- كل مول واحد من مركب كبريتات الصوديوم يحوي 2 مول من الصوديوم وبذلك فإن ثلاث مولات من كبريتات الصوديوم تحوي على 6 مولات من الصوديوم.
- عدد ذرات الصوديوم= عدد المولات × عـدد أفوجـادرو
- عدد ذرات الصوديوم= 6 × 6.022 × 1023.
- عدد ذرات الصوديوم= 36.132 × 1023.
وفي الختام تم التوضيح ما هو قانون افوجادرو وأهميته واستخداماته وتطبيقًا على استخدامه في حساب عدد الذرات وتطبيقًا على قانون أفوجادرو للغازات.