Avogadrozahl
Die nach Amedeo Avogadro benannte Avogadrozahl oder Avogadro-Konstante ist definiert als die Anzahl der Atome in 12 g des Kohlenstoff-Isotops 12C. Sie ist gleich der Anzahl von Atomen oder Molekülen in einer Stoffmenge von 1 Mol und hat nach der CODATA-Empfehlung aus dem Jahr 2002 den Zahlenwert
Die Ziffern in Klammern geben die Unsicherheit der letzten beiden Stellen der Zahl an. Sie ist als einfache Standardabweichung dargestellt. Die Angabe 6,022 1415 (10) ist also gleichbedeutend mit 6,022 1415 ± 0,000 0010.
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Historisches. Bezeichnung der Konstante
Amadeo Avogadro postulierte 1811, dass gleiche Volumina verschiedener Gase die gleiche Zahl kleinster Teilchen enthalten. Avogadro selbst hat nie versucht, die Zahl der Teilchen zu bestimmen. Dies wurde zuerst vom österreichischen Physiker und Chemiker Johann Josef Loschmidt unternommen, weshalb die mit dem Symbol L abgekürzte Zahl der Atome oder Moleküle in einem Kubikzentimeter eines idealen Gases auch Loschmidt-Zahl oder Loschmidtsche Zahl genannt wird (= 2,687 · 1019 cm-3). Der Name Avogadrozahl stammt wahrscheinlich vom Physiker Jean-Baptiste Perrin und ehrt die beachtliche Leistung Avogadros. Gerade im deutschen Sprachraum wurde lange Zeit die Bezeichnung Loschmidtsche Zahl auch für die auf das Mol bezogene Größe bevorzugt; dieser Name ist insofern treffender, da Loschmidt im Gegensatz zu Avogadro einen Weg zur Bestimmung der Zahl angegeben hat.
Die Avogadrokonstante hat die Einheit mol-1, während die Avogadrozahl eine dimensionslose Größe ist. In der Praxis wird allerdings wegen des gleichen Zahlenwerts oft nicht zwischen Avogadro-Konstante und Avogadrozahl unterschieden.
Anwendungen
Die Berechnung der Zahl N der Atome oder Molekülen einer gegebenen Stoffmenge n erfolgt mit der Formel
Die Avogadrokonstante NA ist auch wichtig im Hinblick auf weitere wichtige Konstanten, da sie Beziehungen herstellt zwischen der
- Gaskonstante R und der Boltzmannkonstante k: R = NA k
- Faradaykonstante F und der Elementarladung e: F = NA e
Bedeutung
Die wesentliche Bedeutung der Avogadrozahl liegt in der Umrechnung von molaren auf molekulare Größen.
Die Avogadrozahl hat auch eine große historische Bedeutung im Hinblick auf die Existenz von Atomen: Viele Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts betrachteten Atome als hypothetische Teilchen, deren Existenz unbewiesen sei, während die heutigen Wissenschaft ihre Gegenwart als Tatsache betrachtet. Diese Gewissheit stammt auch aus der Bestimmung der Avogadrozahl mit Hilfe verschiedener Methoden, die alle einen übereinstimmenden Wert geliefert haben. Dann kann argumentiert werden, dass eine solche Übereinstimmung bei der Bestimmung der Zahl der Atome nur möglich ist, wenn diese Atome auch tatsächlich existieren.
Bestimmung der Avogadrokonstanten
Eine der wichtigsten Methoden zur Bestimmung der Konstanten nutzt die Ergebnisse von Röntgenbeugungsversuchen an Einkristallen, da man aus diesen die Größe der Elementarzelle und die Zahl der darin enthaltenen Atome direkt bestimmen kann.
Siehe auch
- Physikalische Konstanten, Gaskonstante, Boltzmannkonstante
- Faradaykonstante, Elementarladung, Faradaysche Gesetze
- Amedeo Avogadro, Avogadrogesetz