Numéro d'Avogadro :Au moins, ce n'est pas aussi difficile à retenir que pi. Photo avec l'aimable autorisation de A. Loudermilk Nous allons vous donner un indice :ce n'est pas 867-5309. C'est le numéro de Jenny, pas celui d'Avogadro. Vous n'allez pas non plus trouver ces chiffres griffonnés au marqueur sur le mur des toilettes publiques. Vous serez, cependant, découvrez-le dans les pages d'un manuel de chimie standard :c'est 6.0221415 × 10 23 . Écrite sur, c'est 602, 214, 150, 000, 000, 000, 000, 000 [source :Renard]. Manque de temps ? Appelez ça une taupe.
Tout comme une douzaine c'est 12 choses, une Môle est simplement le nombre de choses d'Avogadro. En chimie, ces "choses" sont des atomes ou des molécules. En théorie, vous pourriez avoir une taupe de balles de baseball ou n'importe quoi d'autre, mais étant donné qu'une taupe de balles de baseball couvrirait la Terre à une hauteur de plusieurs centaines de miles, vous auriez du mal à trouver une bonne utilisation pratique pour une taupe de quelque chose de plus gros qu'une molécule [source :Hill et Kolb]. Donc, si la taupe n'est utilisée que pour la chimie, comment Amedeo Avogadro (nom complet :Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro) et la chimie se sont-ils croisés ?
Né en Italie en 1776, Avogadro a grandi pendant une période importante dans le développement de la chimie. Des chimistes comme John Dalton et Joseph Louis Gay-Lussac commençaient à comprendre les propriétés fondamentales des atomes et des molécules, et ils ont vivement débattu du comportement de ces particules infiniment petites. Gay-Lussac loi de combinaison des volumes Avogadro particulièrement intéressé. La loi stipulait que lorsque deux volumes de gaz réagissent l'un avec l'autre pour créer un troisième gaz, le rapport entre le volume des réactifs et le volume du produit est toujours composé de nombres entiers simples. Voici un exemple :deux volumes d'hydrogène gazeux se combinent avec un volume d'oxygène gazeux pour former deux volumes de vapeur d'eau (au moins lorsque les températures sont suffisamment élevées) sans rien laisser, ou:
2H
Bricoler avec les implications de cette loi, Avogadro a déduit que pour que cela soit vrai, des volumes égaux de deux gaz quelconques à la même température et pression doivent contenir un nombre égal de particules ( La loi d'Avogadro ). Et la seule façon d'expliquer que cette loi pourrait être vraie pour n'importe quel exemple, dont celui que nous venons d'évoquer, c'est s'il y avait une différence entre les atomes et les molécules et que certains éléments, comme l'oxygène, existent réellement sous forme de molécules (dans le cas de l'oxygène, O
Alors, où se situe le numéro d'Avogadro dans tout ça ? Parce que la loi d'Avogadro s'est avérée si critique pour l'avancement de la chimie, le chimiste Jean Baptiste Perrin a nommé le numéro en son honneur. Lisez la suite pour voir comment les chimistes ont déterminé le nombre d'Avogadro et pourquoi, même aujourd'hui, c'est une partie si importante de la chimie.
Comment diable les chimistes se sont-ils installés sur un chiffre aussi apparemment arbitraire pour le nombre d'Avogadro ? Pour comprendre comment il a été dérivé, nous devons d'abord aborder le concept de l'unité de masse atomique (amu). Les unité de masse atomique est défini comme 1/12 de la masse d'un atome de carbone-12 (l'isotope le plus courant du carbone). Voici pourquoi c'est bien :le carbone-12 a six protons, six électrons et six neutrons, et parce que les électrons ont très peu de masse, 1/12 de la masse d'un atome de carbone 12 est très proche de la masse d'un seul proton ou d'un seul neutron. Les poids atomiques des éléments (ces nombres que vous voyez sous les éléments du tableau périodique) sont également exprimés en termes d'unités de masse atomique. Par exemple, l'hydrogène a, en moyenne, un poids atomique de 1,00794 amu.
Malheureusement, les chimistes n'ont pas de balance capable de mesurer les unités de masse atomique, et ils n'ont certainement pas la capacité de mesurer un seul atome ou une seule molécule à la fois pour effectuer une réaction. Puisque différents atomes pèsent des quantités différentes, les chimistes devaient trouver un moyen de combler le fossé entre le monde invisible des atomes et des molécules et le monde pratique des laboratoires de chimie remplis d'échelles qui mesurent en grammes. Pour ce faire, ils ont créé une relation entre l'unité de masse atomique et le gramme, et cette relation ressemble à ceci :
1 uma =1/6.0221415 x 10 23 grammes
Cette relation signifie que si nous avions le numéro d'Avogadro, ou une taupe, d'atomes de carbone 12 (qui a un poids atomique de 12 amu par définition), cet échantillon de carbone 12 pèserait exactement 12 grammes. Les chimistes utilisent cette relation pour convertir facilement entre l'unité mesurable d'un gramme et l'unité invisible de moles, d'atomes ou de molécules.
Maintenant que nous savons à quel point le numéro d'Avogadro est utile, nous devons examiner une dernière question :comment les chimistes ont-ils déterminé le nombre d'atomes dans une mole en premier lieu ? La première estimation approximative est venue du physicien Robert Millikan, qui a mesuré la charge d'un électron. La charge d'une mole d'électrons, appelé un Faraday , était déjà connu au moment où Millikan a fait sa découverte.
En divisant un Faraday par la charge d'un électron, alors, nous donne le numéro d'Avogadro. Heures supplémentaires, les scientifiques ont trouvé des moyens nouveaux et plus précis d'estimer le nombre d'Avogadro, plus récemment, en utilisant des techniques avancées telles que l'utilisation de rayons X pour examiner la géométrie d'une sphère de 1 kilogramme de silicium et en extrapolant le nombre d'atomes qu'elle contenait à partir de ces données. Et tandis que le kilogramme est la base de toutes les unités de masse, certains scientifiques veulent commencer à utiliser le numéro d'Avogadro à la place, un peu comme nous définissons maintenant la longueur d'un mètre en fonction de la vitesse de la lumière au lieu de l'inverse.
Mole Day:Un jour après le cœur d'un chimisteVous n'aurez probablement pas un jour de congé ou ne trouverez pas votre pharmacie locale remplie de cartes célébrant l'occasion, mais le Mole Day est célébré chaque année par les chimistes du monde entier. Puisque le nombre d'Avogadro est 6,022 × 10 23 , il est logique que les vacances commencent à 6 h 02 tous les 23 octobre. Les fêtards racontent des blagues sur la chimie, souffler des bulles de gaz naturel qu'ils enflamment, toast avec des boissons réfrigérées par de la glace sèche et même réciter le serment d'allégeance de la taupe.
Remerciements particuliers à Meisa Salaita, le génie de la chimie et le directeur de l'éducation et de la sensibilisation, Centre NSF pour l'évolution chimique, pour son aide avec cet article.
Lire la suite
