Aus dem Chemiekurs der Schule wissen wir, dass, wenn wir ein Mol irgendeiner Substanz nehmen, diese 6,02214084(18)•10^23 Atome oder andere Strukturelemente (Moleküle, Ionen usw.) enthält. Der Einfachheit halber wird die Avogadro-Zahl normalerweise in dieser Form geschrieben: 6.02 • 10^23.
Aber warum ist die Avogadro-Konstante (auf Ukrainisch „wurde Avogadro“) gleich diesem Wert? In Lehrbüchern gibt es keine Antwort auf diese Frage, und Chemiehistoriker bieten eine Vielzahl von Versionen an. Es scheint, dass Avogadros Zahl eine geheime Bedeutung hat. Schließlich gibt es magische Zahlen, wobei sich manche auf die Zahl „pi“beziehen, Fibonacci-Zahlen, Sieben (acht im Osten), 13 usw. Wir bekämpfen das Informationsvakuum. Wir werden nicht darüber sprechen, wer Amedeo Avogadro ist und warum neben dem von ihm formulierten Gesetz, der gefundenen Konstante, auch ein Krater auf dem Mond zu Ehren dieses Wissenschaftlers benannt wurde. Darüber sind bereits viele Artikel geschrieben worden.
Um genau zu sein, hat Amedeo Avogadro keine Moleküle oder Atome in einem bestimmten Volumen gezählt. Der Erste, der herauszufinden versucht, wie viele Moleküle eines Gases
in einem gegebenen Volumen bei gleichem Druck und gleicher Temperatur enth alten, war Josef Loschmidt, und das war im Jahr 1865. Als Ergebnis seiner Experimente kam Loschmidt zu dem Schluss, dass in einem Kubikzentimeter eines beliebigen Gases unter normalen Bedingungen 2,68675 • 10^19 Moleküle enth alten sind.
In der Folge wurden eine Vielzahl unabhängiger Wege zur Bestimmung der Avogadro-Zahl erfunden, und da die Ergebnisse größtenteils übereinstimmten, sprach dies wiederum für die tatsächliche Existenz von Molekülen. Derzeit hat die Anzahl der Methoden 60 überschritten, aber in den letzten Jahren haben Wissenschaftler versucht, die Genauigkeit der Schätzung weiter zu verbessern, um eine neue Definition des Begriffs „Kilogramm“einzuführen. Bisher wird das Kilogramm ohne grundsätzliche Definition mit dem gewählten Materialstandard verglichen.
Aber zurück zu unserer Frage - warum ist diese Konstante gleich 6,022 • 10^23?
In der Chemie wurde 1973 zur Vereinfachung von Berechnungen vorgeschlagen, ein solches Konzept als "Stoffmenge" einzuführen. Die Grundeinheit zur Messung von Mengen war der Maulwurf. Gemäß den IUPAC-Empfehlungen ist die Menge eines jeden Stoffes proportional zur Anzahl seiner spezifischen Elementarteilchen. Der Proportionalitätskoeffizient ist unabhängig von der Stoffart und die Avogadro-Zahl ist ihr Kehrwert.
Nehmen wir zur Verdeutlichung ein Beispiel. Wie aus der Definition der atomaren Masseneinheit bekannt ist, ist 1 a.m.u. entspricht einem Zwölftel der Masse eines Kohlenstoffatoms 12C und beträgt 1,66053878•10^(−24) Gramm. Wenn wir 1 multiplizierenum nach der Avogadro-Konstante erhält man 1.000 g/mol. Nehmen wir nun ein chemisches Element, sagen wir Beryllium. Laut Tabelle beträgt die Masse eines Berylliumatoms 9,01 amu. Lassen Sie uns berechnen, was ein Mol Atome dieses Elements gleich ist:
6,02 x 10^23 mol-11,66053878x10^(−24) Gramm9,01=9,01 Gramm/Mol.
Daher stellt sich heraus, dass die Molmasse numerisch gleich der Atommasse ist.
Die Avogadro-Konstante wurde speziell so gewählt, dass die Molmasse dem atomaren oder dimensionslosen Wert entspricht – der relativen molekularen (Atom-)Masse. Wir können sagen, dass die Avogadro-Zahl ihr Aussehen einerseits der atomaren Masseneinheit und andererseits der allgemein akzeptierten Einheit zum Vergleichen von Massen – dem Gramm – verdankt.
