عدد آووگادرو

عدد آووگادرو چیست؟ برای چه منظوری سودمند می‎باشد؟ متن پیش رو را بخوانید تا پاسخ تمام این پرسش‎ها را بیابید . . .
از آن جایی که دانشمندان، در سطحی بنیادی به بررسی طبیعت می‎پرداختند، برخی از مقادیر پایه‎ای و عددهای ثابت فیزیکی حاکم بر طبیعت را کشف می‌نمودند. این که مقادیر پایه‎ای و ثابت‎های فیزیکی وجود داشتند، به معنای این بود که یک نظم ذاتی در شِمای آن چیزها در سطح فیزیکی موجود بود. تعداد چنین مقادیر اساسی در طبیعت بسیار زیاد می‎باشد و یکی از آن‌ها عدد آووگادرو نام دارد که به مفهوم جرم مولی در شیمی مربوط می‎گردد.
یکی از مفاهیم اصلی در علم که تمام ایده‎های نظری بر روی آن بنا می‎گردد، بر طبق این جمله که "هر چیزی از اتم ساخته شده است"، بیان می‏شود. اتم‎ها به نوبه‎ی خود، با یک دیگر به منظور تشکیل مولکول‎ها ترکیب می‏شوند در حالی که ترتیب پیچیدگی را افزایش می‏دهند تا آن دسته از ترکیبات و ساختارهای زیبا را که جهان ما را می‎سازند، خلق نمایند. شعاع اتمی، از مرتبه‌ی 10-10 متر می‎باشد و در نتیجه هر بیت از هر ماده‎ای، حاوی بیش از تریلیون میلیارد مولکول می‎گردد. به دلیل اندازه‎ی میکروسکوپی، یک نفر فکر می‎کند که شمارش تعداد این اتم‎ها و مولکول‎ها غیر ممکن خواهد بود. با این حال، راه‎هایی وجود دارند که از طریق آن‌ها می‎توان مقدار این اعداد را تعیین نمود و این جایی است که مقدار ثابت آووگادرو ظاهر می‎گردد.

عدد آووگادرو چیست؟

این ثابت فیزیکی پس از دانشمند ایتالیایی یعنی آمادئو آووگادرو نامیده شد. لازم به ذکر است که کار آمادئو آووگادرو منجر به انجام پژوهش در مورد عددی گشت که در واقع می‎توانست تعداد اتم‎ها و مولکول‎ها را در یک گاز تعیین نماید. او نخستین کسی بود که نشان داد حجم اشغال شده توسط هر گازی باید به طور مستقیم با تعداد اتم‎های موجود در آن تناسب داشته باشد. به علاوه، او فرض نمود که دو گاز ایده آل در دمای یکسان و با مقادیر فشار و حجم کاملاً برابر، دارای همان تعداد از مولکول‎ها خواهند بود.
کسی که برای نخستین بار ثابت آووگادرو را به عنوان تعداد مولکول‎های موجود در یک مول - گرم از گاز اکسیژن تعریف نمود، یک فیزیک دان فرانسوی به نام ژان پرین بود. پس از آن ثابت آووگادرو به گونه‎ای تعریف گشت که تعداد اتم‎های موجود در دوازده گرم کربن 12 باشد. یک مول از هر ماده‎ای، وزن مولکولی آن می‎باشد که بر حسب گرم بیان می‎گردد. به ژان پرین در سال 1926، برای کارش که به محاسبه‎ی این عدد اختصاص یافته بود، جایزه‎ی نوبل در رشته‌ی فیزیک اعطا شد.
چند تکنیک فیزیکی برای اندازه گیری این مقدار ثابت وجود دارد. بر طبق داده‎های تجربی فعلی، مقدار این ثابت برابر با عدد 1023 × 0221415ر6 در هر مول شناخته می‎گردد. این عدد، یک مقدار علمی به شمار می‎رود که به یک واحد استفاده‏ی روزانه نظیر "دو جین" بسیار شبیه می‎باشد. درست مانند این که یک دو جین از اشیاء، همیشه در تعداد برابر با عدد 12 می‎باشد، یک مول از هر ماده نیز همواره 1023 × 0221415ر6 اتم، مولکول یا یون را در بر می‎گیرد.

کاربردها

از این ثابت می‎توان به چند روش برای تعیین سایر کمیت‎های فیزیکی استفاده نمود. به عنوان مثال می‎توان از آن برای تعیین جرم یک اتم یا مولکول تک متعلق به یک ماده یا عنصر شیمیایی استفاده کرد. هنگامی که جرم کل یک مول از یک ماده و تعداد مولکول‎های موجود در آن را می‎دانید، به راحتی می‎توانید جرم یک مولکول تک را با تقسیم نمودن جرم مولی، به واسطه‎ی ثابت آووگادرو محاسبه نمایید. علاوه بر این، می‎توان از ثابت آووگادرو به منظور تعیین تعداد مولکول‌های موجود در یک ماده با هر مقدار متغیری از جرم استفاده نمود. تمام کارهایی که یک نفر باید انجام دهد، محاسبه‎ی تعداد مول‎های موجود در جرم مشخص شده از مواد و ضرب آن در ثابت آووگادرو برای به دست آوردن تعداد کل مولکول‎ها می‎باشد.
به این ترتیب ثابت مزبور، یک مقدار عددی می‎باشد که تعداد اتم‎ها، مولکول‎ها و یون‎ها را در یک مول از هر ماده‎ای تعیین می‎کند. این یک پیوند عددی بین دنیای ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک به حساب می‎آید که در تعیین نمودن تعداد واقعی اتم‎ها یا مولکول‎هایی که در یک واکنش شرکت می‎کنند، مفید می‎باشد.