Σε αντίθεση με τις πεποιθήσεις γενεών φοιτητών χημείας, ο αριθμός του Avogadro – ο αριθμός των σωματιδίων στην ποσότητα που είναι γνωστή ως mole – δεν ανακαλύφθηκε από τον Amadeo Avogadro (1776-1856). Ο Avogadro ήταν ένας δικηγόρος που ενδιαφερόταν για τα μαθηματικά και τη φυσική, έτσι ώστε το 1820 να γίνει ο πρώτος καθηγητής φυσικής στην Ιταλία. Ο Avogadro είναι πιο διάσημος για την υπόθεσή του ότι ίσοι όγκοι διαφορετικών αερίων στην ίδια θερμοκρασία και πίεση περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων.

Εκείνος που υπολόγισε για πρώτη φορά τον πραγματικό αριθμό σωματιδίων σε δεδομένη ποσότητα μιας ουσίας ήταν ο Josef Loschmidt, ένας Αυστριακός καθηγητής γυμνασίου που αργότερα έγινε καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης. Το 1865 ο Loschmidt χρησιμοποίησε την κινητική θεωρία των αερίων για να υπολογίσει τον αριθμό των σωματιδίων σε ένα κυβικό εκατοστό αερίου σε κανονικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Αυτή η ποσότητα είναι τώρα γνωστή ως σταθερά Loschmidt και η αποδεκτή τιμή της είναι 2,6867773×10²⁵m^-3.

Ο όρος «αριθμός του Avogadro» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Γάλλο φυσικό Jean Baptiste Perrin. Το 1909 ο Perrin υπολόγισε τον αριθμό του Avogadro με βάση την εργασία του για την κίνηση Brown – την τυχαία κίνηση των μικροσκοπικών σωματιδίων που αιωρούνται σε ένα υγρό ή αέριο. Στα επόμενα χρόνια χρησιμοποιήθηκαν διάφορες τεχνικές για την εκτίμηση του μεγέθους αυτής της θεμελιώδους σταθεράς.

Ο ακριβής προσδιορισμός του αριθμού του Avogadro απαιτεί την μέτρηση μιας ποσότητας τόσο στην ατομική όσο και στη μακροσκοπική κλίμακα χρησιμοποιώντας την ίδια μονάδα μέτρησης. Αυτό έγινε δυνατό για πρώτη φορά όταν ο Αμερικανός φυσικός Robert Millikan μέτρησε το ηλεκτρικό φορτίο του ηλεκτρονίου. Το ηλεκτρικό φορτίο του ενός mol ηλεκτρονίων ήταν ήδη γνωστό ως σταθερά Faraday. Η καλύτερη εκτίμηση της τιμής ενός Faraday, σύμφωνα με το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST), είναι 96.485,3383 coulombs ανά mole ηλεκτρονίων. Η καλύτερη εκτίμηση του φορτίου του ηλεκτρονίου με βάση σύγχρονα πειράματα είναι 1,60217653×10^-19 coulombs ανά ηλεκτρόνιο. Αν διαιρέσουμε το φορτίο ενός γραμμομορίου ηλεκτρονίων με το φορτίο ενός μόνο ηλεκτρονίου, παίρνουμε την τιμή του αριθμού του Avogadro των 6.02214154×10²³ σωματιδίων ανά mole.

Μια άλλη προσέγγιση για τον προσδιορισμό του αριθμού του Avogadro γίνεται με ακριβείς μετρήσεις της πυκνότητας ενός υπερκαθαρού δείγματος ενός υλικού στη μακροσκοπική κλίμακα. Στη συνέχεια μετριέται η πυκνότητα αυτού του υλικού στην ατομική κλίμακα χρησιμοποιώντας τεχνικές περίθλασης ακτίνων Χ για τον προσδιορισμό του αριθμού των ατόμων ανά μοναδιαία κυψελίδα στον κρύσταλλο και την απόσταση μεταξύ των ισοδύναμων σημείων που ορίζουν την μοναδιαία κυψελίδα (βλ. Physical Review Letters, 1974 , 33, 464).

Αξίζει να σημειωθεί ότι εκτίμηση του αριθμού Avogadro έκανε και ο Albert Einstein στην διδακτορική του διατριβή το 1905, βρίσκοντας την τιμή: N_A≈6,56·10²³, μια πολύ καλή προσέγγιση για την εποχή του.

πηγή: https://www.scientificamerican.com/article/how-was-avogadros-number/

Κατηγορίες:ΦΥΣΙΚΗ, ΧΗΜΕΙΑ

Ετικέτες: Avogadro, PHYSICS