قانون أفوجادرو

قانون أفوجادرو

من المعروف أن الذرات عبارة عن جسيمات صغيرة الحجم، ومن الصعب التعامل معها من خلال المقاييس العادية، لذلك تم التفكير في التعامل مع عيّنة أو عدد كبير من الذرات، ومن أجل حساب كميات الذرات، أوجد العلماء عدد أفوجادرو، أو ثابت أفوجادرو، وهو عبارة عن عدد الذرات الموجودة في 12 جراماً من الكربون 12C، أو عدد الجسيمات الموجودة في مول واحد من المادة، وقيمة عدد أفوجادرو 6.022 * 10²³، والمول عبارة عن كمية المادة، التي تحتوي على عدد من الدقائق أو الذرات أو الجزيئات مساوياً لعدد ذرات الكربون الموجودة في 12 جراماً من الكربون.

سبب اختيار ذرة الكربون كمقياس

وقد تم اختيار ذرة الكربون كمقياس، لأن ذرات الكربون هي الذرات الأكثر انتشاراً في الطبيعة عددياً، ويمكن قياس كتلته بدقة، ولأن وزن مول واحد من الكربون معروف وهو 12.000، وبالتالي عدّ العلماء عدد الذرات فيه، ومن ثم تم تحديد كمية الجسيمات في مول من المادة، وهو عدد أفوجادرو.

• مثال (1): احسب عدد ذرات الكربون في 12 جراماً من الكربون، إذا علمت أنّ كتلة ذرة واحدة من الكربون تساوي 1.96629*10-23؟
• الحل: عدد ذرات الكربون= (12/1.96629*10-23)= 6.0210*1023= عدد أفوجادرو.

الكتلة المولية

• الكتلة المولية الذرية، وهي كتلة مول ذرات العنصر، ووحدتها مول -1، ومن الأمثلة على ذلك:
  • الكتلة المولية الذرية للكربون= 12 مولاً-1
  • الكتلة المولية الذرية للهيدروجين= 1 مول-1
  • الكتلة المولية الذرية للكلور= 35.5 مول-1
• الكتلة المولية الجزيئيّة، مجموع الكتل المولية المكونة لمركب جزيئي، ومن الأمثلة على ذلك:
• الكتلة المولية الجزيئيّة للماء (H2O)= 2 * الكتلة المولية للهيدروجين + الكتلة المولية للأكسجين = 18 جراماً مول^-1. الكتلة المولية الجزيئية H2SO4 = 2 * الكتلة المولية للهيدروجين + الكتلة المولية للكبريت + 4 * الكتلة المولية للأكسجين = 98 جراماً مول^-1.
• مثال (3): احسب الكتلة في 9.45 مول من N2O3؟
• الكتلة المولية ( N2O3) = 2 *14 + 3 * 16 = 76 جرام مول^-1

• عدد المولات= الكتلة / الكتلة المولية، 9.45 = الكتلة / 76، إذاً الكتلة = 9.45 * 76 = 718.2 جراماً.

العلاقة بين عدد أفوجادرو وكمية المادة

• عدد المولات= ( الكتلة / الكتلة الموليّة)
• كمية المادة= ( عدد المولات / عدد الجزيئات)
• مثال (2): احسب كمية المادة الموجودة في قطعة من النحاس كتلتها 92 جراماً.
• الحل: كمية المادة = ( 8.76 * 1023 / 6.02 * 1023) = 1.45 مول.

قانون أفوجادرو

استنتج قانون أفوجادرو سنة 1811، وهو من قوانين الغازات، حيث أوجد العالم أفوجادرو علاقة بين حجم وكمية الغاز تحت ظروف معينة، واستنتج الآتي: (الحجوم المتساوية من الغازات المختلفة تحتوي على العدد نفسه من الجزيئات بشرط قياس هذه الحجوم تحت الظروف نفسها من الضغط ودرجة الحرارة) أي في حال كان يوجد لدينا لتر من الهيليوم، ولتر من الأكسجين تحت الظروف نفسها من الضغط ودرجة الحرارة، فإنهما سوف يحتويان على العدد نفسه من الجزيئات.

قانون أفوجادررو بالصيغة الرياضية

• حجم الغاز= ثابت * كمية المادة للغاز، بحيث يكون حجم الغاز عند درجة الحرارة والضغط المثاليين = 22.4 لتراً.
• مثال (4): احسب الحجم باللتر الذي يشغله 0.202 مول من غاز ما عند الظروف المعياريّة.
• الحل: 1 مول = 22.4 لتراً، 0.202 مول= ؟ إذاً الحجم = 22.4 * 0.202 = 4.52 لترات.
• مثال (5): ما عدد جزئيات غاز الأكسجين الموجودة في 3.36 لترات من غاز الأكسجين عند الظروف القياسية من الضغط والحرارة؟
  • عدد مولات الأكسجين= (3.36 * 1) / 22.4 = 0.15 مول.
  • وعدد المولات= عدد الجزيئات / عدد أفوجادرو، إذاً عدد الجزئيات= 0.15 * 6.02 * 1023 = 9 * 1022 جزيء.