Numero di Avogadro

In questo appunto è presente la descrizione della costante di Avogadro e la descrizione di come si possa andare a determinare sperimentalmente la costante in laboratorio attraverso delle condizioni di laboratorio ben controllate.

Il numero di Avogadro

, erroneamente chiamata anche numero di Avogadro (anche se è di uso comune) in quanto non è un numero adimensionale, è stata così identificata dal chimico e fisico Amedeo Avogadro.

La costante di Avogadro non è altro che il numero di particelle (atomi, molecole o ioni) che sono contenute in una mole.
Quindi, il numero di unità contenute in una mole si chiama numero o costante di Avogadro (

o N).
La relazione matematica per individuare la costante di Avogadro è la seguente:

Dove n è il numero di moli.
Dove N è il numero di entità (particelle, qualsiasi esse siano) presenti nel campione considerato.
Dove

è la costante di Avogadro pari a:

Il valore della costante di Avogadro si può ricavare dal rapporto fra 12 g (0.012 Kg) e 12 volte la massa unitaria:

Determinazione del Numero di Avogadro - Esperimento in Laboratorio

Qui di seguito si procede nel presentare una relazione di un esperimento di laboratorio il cui scopo è stato quello di andare a quantificare e definire la costante di Avogadro. Diverse sono le fasi e sezioni della relazione presente:

• Scopo
• Materiali
• Procedimento
• Raccolta dei dati e calcoli sugli stessi

Per ulteriori approfondimenti sul metodo sperimentale e la procedura di compilazione di una relazione di laboratorio, vedi qui

Scopo dell'esperimento di laboratorio

Lo scopo dell’esercitazione in laboratorio è quello di andare a stimare l’ordine di grandezza del numero di Avogadro.

Materiali e strumenti utilizzati

Qui di seguito sono riportati i materiali e gli strumenti utilizzati per procedere alla realizzazione dell'esperimento in laboratorio:

• Acido Oleico puro
(in questo caso è stata utilizzata una soluzione diluita 1:500 di Ac. Oleico)

• Alcool Etilico
(serve per diluire la soluzione di Ac. Oleico; era già pronta in laboratorio)

• H2O
• Polvere di Borotalco/gesso o Licopodio
• Pipette, contagoccie, cilindro graduato, vaschetta, riga millimetrata

Procedimento seguito per l'esecuzione dell'esperimento

Qui di seguito si procede nel presentare gli step di esecuzione del procedimento da seguire per realizzare l'esperimento di interesse.
Si procede riempendo la vaschetta d’acqua e ci si sparge sopra una superficie omogenea di polvere di borotalco. Con una pipetta si preleva qualche goccia di soluzione di Alcool Etilico e Acido Oleico che era già stata preparata in precedenza.
Si procede andando a versare a una goccia al centro della vaschetta per poi osservare la formazione di una macchia di forma quasi circolare costituita da uno strato monomolecolare di Acido Oleico (mentre l’Alcool Etilico è andato in soluzione con l’

). Si ripete l’operazione più volte.
Tra tutte le macchie derivanti si scelgono le macchie con la superficie più regolare e ne si misura il diametro con la riga millimetrata per poi calcolare il diametro medio. Si calcola poi il volume di una goccia di soluzione di Acido Oleico misurando il volume occupato da 20 gocce. Il volume di Acido Oleico in una goccia si calcola dividendo il volume di una goccia per 500 (visto che la soluzione è 1:500). La superficie della macchia si calcola come l’area di un cerchio a partire dal diametro medio e a seguire si calcola lo spessore della macchia (h) dividendo il volume per la superficie.
Per poter dividere il volume per la superficie (cm3) bisogna prima convertire l’unità di misura del volume (ml = cm3). L’ h così trovata è in realtà lo spessore di una molecola di Acido Oleico trattandosi di uno strato monomolecolare. Approssimando una molecola ad un cubo si può calcolare il volume di una molecola elevando al cubo l’altezza trovata (h3). Dividendo il volume complessivo per quello unitario si determina il numero delle molecole di Acido Oleico. La massa di una molecola si calcola moltiplicando il volume dell’ac. Oleico per la densità che ci è data essere 0,87 g/ml. Infine costruiamo la proporzione tra la massa e il numero di molecole per determina il Numero di Avogadro.

Raccolta dei dati e calcoli sui dati raccolti

Lo step successivo, o comunque che si esegue in contemporanea agli step di esecuzione della procedura dell'esperimento di laboratorio, è quello di raccogliere i dati prodotti durante le fasi dell'esperimento, e di utilizzare questi dati per effettuare i calcoli necessari da eseguire per raggiungere l'obiettivo finale, che nel nostro caso è la determinazione dell'ordine di grandezza della costante di Avogadro.
Diametri macchia misurati sono i seguenti riportati:

Diametro medio di una goccia misurati sono i seguenti riportati:

Volume di una goccia misurati sono i seguenti riportati:

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Volume di Acido Oleico in una goccia misurati sono i seguenti riportati:

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In questi calcoli si procede a dividere per 500 perchè abbiamo utilizzato una soluzione diluita 1:500.
Superficie della macchia misurate sono i seguenti riportati:

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Spessore della macchia misurati sono i seguenti riportati:

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Volume di una molecola misurati sono i seguenti riportati:

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Lo step successivo è quello di andare a considerare le molecole come tanti cubetti. Da qui si procede con i calcoli successivi.
Numero delle molecole misurate sono i seguenti riportati:

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Massa di una molecola misurati sono i seguenti riportati:

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Da cui infatti si ha che la densità è 0,87 g/ml.

Si procede andando a fare la proporzione con la massa molecolare dell’Acido Oleico che è 287,37:

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Conclusioni

In conclusione il numero di Avogadro ottenuto,

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, è quantitativamente molto alto e ci permette di capire almeno l’ordine di grandezza di questa quantità, tuttavia è comunque più piccolo del valore più recentemente assegnato a N che è

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Questo metodo, basato sulla capacità di alcune sostanze di formare strati monomolecolari (Ac. Oleico) è stato proposto per la prima volta da Lord Rayleigh.