Avogadro Sayısını Deneysel Olarak Hesaplama

Avogadro sayısı matematiksel olarak türetilmiş bir birim değildir. Bir malzemenin bir molündeki parçacık sayısı deneysel olarak belirlenir. Bu yöntem, tayini yapmak için elektrokimya kullanır. Çalışmasını gözden geçirmek isteyebilirsiniz elektrokimyasal hücreler Bu denemeyi denemeden önce.

Amaç Avogadro sayısının deneysel bir ölçümünü yapmaktır.

Bir mol, bir maddenin gram formül kütlesi veya gram cinsinden bir elementin atom kütlesi olarak tanımlanabilir. Bu deneyde, elektrokimyasal hücreden geçen elektron sayısını elde etmek için elektron akışı (amper veya akım) ve süre ölçülür. Tartılan bir örnekteki atom sayısı, Avogadro sayısını hesaplamak için elektron akışı ile ilgilidir.

Bu elektrolitik hücrede, her iki elektrot bakır ve elektrolit 0,5 MH'dir₂YANİ₄. Elektroliz sırasında bakır elektrot (anotBakır atomları bakır iyonlarına dönüştürüldükçe güç kaynağının pozitif pimine bağlı) kütleyi kaybeder. Kütle kaybı, metal elektrot yüzeyinin oyuğu olarak görülebilir. Ayrıca, bakır iyonları su çözeltisine geçer ve mavi renklendirir. Diğer elektrotta (

• Doğru akım kaynağı (pil veya güç kaynağı)
• Yalıtımlı kablolar ve hücreleri bağlamak için muhtemelen timsah klipsleri
• 2 Elektrotlar (ör. Bakır, nikel, çinko veya demir şeritleri)
• 250 ml'lik beher 0,5 M H₂YANİ₄ (sülfürik asit)
• Su
• Alkol (örn., Metanol veya izopropil alkol)
• 6 M HNO'luk küçük bir beher₃ (Nitrik asit)
• Ampermetre veya multimetre
• Kronometre
• En yakın 0.0001 grama kadar ölçüm yapabilen analitik terazi

İki bakır elektrot edinin. Anot olarak kullanılacak elektrodu 6 M HNO'ya daldırarak temizleyin₃ davlumbazda 2-3 saniye bekletin. Elektrotu hemen çıkarın, aksi takdirde asit onu yok edecektir. Elektroda parmaklarınızla dokunmayın. Elektrodu temiz musluk suyuyla durulayın. Ardından, elektrodu bir beher alkole batırın. Elektrodu bir kağıt havlu üzerine yerleştirin. Elektrot kuruduğunda, analitik terazide en yakın 0.0001 grama kadar tartın.

Cihaz yüzeysel olarak bir elektrolitik hücrenin bu şemasına benziyor dışında elektrotları bir çözeltide bir araya getirmek yerine bir ampermetre ile bağlanmış iki beher kullandığınızdır. Beher 0.5 M H ile alın₂YANİ₄ (aşındırıcı!) ve her bir behere bir elektrot yerleştirin. Herhangi bir bağlantı yapmadan önce güç kaynağının kapalı ve fişinin çekili olduğundan emin olun (veya pili en son bağlayın). Güç kaynağı ampermetreye elektrotlarla seri olarak bağlanır. Güç kaynağının pozitif kutbu anoda bağlıdır. Ampermetrenin negatif pimi anoda bağlanır (veya pili çizen bir timsah klipsinden kütle değişikliği konusunda endişeleriniz varsa pimi çözeltiye yerleştirin). Katot, ampermetrenin pozitif pimine bağlanır. Son olarak, elektrolitik hücrenin katodu pilin veya güç kaynağının negatif direğine bağlanır. Unutmayın, anotun kütlesi değişmeye başlayacak Gücü açar açmaz, kronometrenizi hazırlayın!

Doğru akım ve zaman ölçümlerine ihtiyacınız vardır. Amper bir dakikalık (60 sn) aralıklarla kaydedilmelidir. Elektrolit çözeltisindeki değişiklikler, elektrotların sıcaklığı ve konumu nedeniyle amperajın deney boyunca değişebileceğini unutmayın. Hesaplamada kullanılan amper, tüm okumaların ortalaması olmalıdır. Akımın en az 1020 saniye (17.00 dakika) akmasına izin verin. En yakın saniyeye veya saniyenin bir kısmına kadar olan süreyi ölçün. 1020 saniye (veya daha uzun) sonra güç kaynağını kapatın ve son amper değerini ve saati kaydedin.

Şimdi anotu hücreden alırsınız, daha önce olduğu gibi alkole batırarak ve bir kağıt havlu üzerinde kurumasına izin vererek kurutun ve tartın. Anodu silerseniz, bakırı yüzeyden kaldıracak ve çalışmanızı geçersiz kılacaksınız!

Yapabiliyorsanız, aynı elektrotları kullanarak deneyi tekrarlayın.

Aşağıdaki ölçümler yapıldı:

Kaybolan anot kütlesi: 0.3554 gram (g)
Akım (ortalama): 0.601 amper (amp)
Elektroliz süresi: 1802 saniye

Hatırlamak:
Bir amper = 1 coulomb / saniye veya bir amp.s = 1 kulomb
Bir elektronun yükü 1.602 x 10-19 coulomb

1. Devreden geçen toplam yükü bulun.
   (0.601 amp) (1 kat / 1 amper) (1802 s) = 1083 kat
2. Elektrolizdeki elektron sayısını hesaplayın.
   (1083 coul) (1 elektron / 1.6022 x 1019coul) = 6.759 x 1021 elektron
3. Anoddan kaybedilen bakır atomlarının sayısını belirleyin.
   Elektroliz işlemi, oluşan bakır iyonu başına iki elektron tüketir. Böylece, oluşan bakır (II) iyonlarının sayısı elektron sayısının yarısıdır.
   Cu2 + iyon sayısı = ½ ölçülen elektron sayısı
   Cu2 + iyonlarının sayısı = (6.752 x 1021 elektron) (1 Cu2 + / 2 elektron)
   Cu2 + iyon sayısı = 3.380 x 1021 Cu2 + iyon
4. Yukarıdaki bakır iyonlarının sayısından ve üretilen bakır iyonlarının kütlesinden bakır gramı başına bakır iyonlarının sayısını hesaplayın.
   Üretilen bakır iyonlarının kütlesi, anodun kütle kaybına eşittir. (Elektronların kütlesi önemsiz olacak kadar küçüktür, bu nedenle bakır (II) iyonlarının kütlesi bakır atomlarının kütlesi ile aynıdır.)
   elektrot kütle kaybı = Cu2 + iyonlarının kütlesi = 0.3554 g
   3.380 x 1021 Cu2 + iyonları / 0.3544g = 9.510 x 1021 Cu2 + iyonları / g = 9.510 x 1021 Cu atomları / g
5. Bir mol bakırda, 63.546 gram bakır atomlarının sayısını hesaplayın.Cu atomları / Cu molü = (9.510 x 1021 bakır atomu / g bakır) (63.546 g / mol bakır) Cu atomları / Cu molü = 6.040 x 1023 bakır atomu / bakır mol
   Bu, öğrencinin Avogadro sayısının ölçülen değeridir!
6. Yüzde hatasını hesapla.Mutlak hata: | 6.02 x 1023 - 6.04 x 1023 | = 2 x 1021
   Yüzde hatası: (2 x 10 21 / 6.02 x 10 23) (100) =% 0.3