Come calcolare il numero di Avogadro

Come calcolare il numero di Avogadro

La determinazione del numero di Avogadro è un esperimento comune nei corsi di chimica di alta scuola e università-livello. Numero di Avogadro, 6.022 E23, è il numero di atomi in una talpa. Si noti che la notazione esponenziale 6.022 E23 significa 6,022 volte 10 alla potenza di 23. Questo è spesso scritto come 6.022 x 10 ^ 23. La procedura più comune per la sua determinazione coinvolge l'elettrolisi del rame facendo passare una corrente elettrica tra due lastre di rame. Nel corso della reazione, gli atomi di rame nella piastra collegata al terminale negativo dell'alimentazione---l'anodo---perdere elettroni agli ioni di Cu(2+) di forma. Come gli atomi di rame perdono elettroni, si dissolvono nell'elettrolita liquido. La piastra di rame collegata al terminale positivo---il catodo---contemporaneamente "piastre" Cu(2+) ioni dall'elettrolito su electrode aggiungendo elettroni per convertire gli ioni torna a rame metallo. L'anodo di rame quindi gradualmente perde massa come la reazione procede e il catodo guadagna una massa di rame pari alla massa perdita all'anodo. Se lo sperimentatore controlla la corrente elettrica consegnata alla cella e il tempo su cui è trasportato, quindi queste informazioni, insieme con la massa dell'anodo rame prima e dopo l'elettrolisi, permette il calcolo del numero di Avogadro.

Istruzioni

• Raccogliere i dati sperimentali necessari. Nel caso dell'esperimento di elettrolisi del rame popolare, questo include la massa, in grammi, dell'elettrodo di rame prima e dopo l'elettrolisi, la corrente, in ampere, utilizzati durante l'esperimento e il tempo, in secondi, che è stata applicata la corrente media.

• Calcolare la carica elettrica totale trasferita moltiplicando la corrente media, in ampere, per il tempo, in secondi. Perché 1 coulomb = 1 amp in secondo luogo, la risposta è nelle unità di Coulomb. Ad esempio, sarebbe una corrente media di 0,109 a applicata per 60 minuti, o 3600 secondi,

(0,109 ampère) * (3600 secondi) = 392 coulombs.

• Calcolare il numero di elettroni trasferiti dividendo per la carica di un singolo elettrone: 1.602 E-19 coulomb/electron.

(392 coulombs) / (1.602 E-19 Coulomb/elettrone) = 2,45 E21 elettroni

• Calcolare il numero di atomi di rame trasferito dividendo il risultato dal passo 3 con due. Ciò deriva dal rame assumendo una carica di + 2 durante l'elettrolisi, che significa che due elettroni trasferiscono per ogni atomo di rame uno.

(2.45 E21 elettroni) / (2 elettroni/atomo) = 1,23 E21 rame atomi.

• Determinare le talpe di rame elettrolizzata durante il processo sottraendo il peso dell'elettrodo rame dopo elettrolisi dal suo peso iniziale e dividendo per la sua massa atomica.

Ad esempio, se un elettrodo di rame di 35,975-g pesato g 35,846 alla fine dell'esperimento, quindi 35,975 g-35,846 g = 0,129 g. E dato che il peso atomico del rame è 63,55 g / mole, quindi

(0,129 g) / (63,55 g/mol) = 0,00203 moli di rame.

• Calcolare il numero di Avogadro, N, dividendo il numero di atomi di rame trasferito, determinato nel passaggio 4, dalle talpe di rame perdita dall'elettrodo, determinato al passaggio 5.

Continuando l'esempio precedente,

(1.23 E21 atomi) / (0,00203 talpe) = 6,06 E23 atomi/mole, che è molto vicino al valore accettato di 6.022 E23.