Avogadrov broj, odnosno vrijednost 6,022 140 76 × 10²³, jedan je od temeljnih pojmova kemije i fizike. Naime, on govori koliko se elementarnih čestica nalazi u jednom molu neke tvari. A te čestice mogu biti atomi, molekule, ioni, elektroni ili druge jasno određene čestice. Budući da je njihov broj golem, Avogadrova konstanta omogućuje povezivanje svijeta pojedinačnih atoma i molekula s količinama tvari koje možemo izvagati i mjeriti u laboratoriju. Upravo zato ima ključnu ulogu u kemijskim izračunima i razumijevanju sastava tvari.
Avogadrova konstanta označava se simbolom Nₐ, a njezina je točna vrijednost 6,022 140 76 × 10²³ mol⁻¹. To znači da jedan mol sadrži točno 6,022 140 76 × 10²³ određenih elementarnih čestica. Primjerice, jedan mol vode sadrži toliko molekula vode, dok jedan mol željeza sadrži isti broj atoma željeza. Važno je pritom naglasiti da mol ne označava masu, nego količinu tvari. Masa jednog mola ovisi o tome od kojih se čestica ta tvar sastoji i kolika je njihova prosječna masa.
- PROČITAJTE VIŠE: Ford Galaxy | Veliki obiteljski monovolumen koji je prostor pretvorio u svoju najveću prednost
Praktična vrijednost Avogadrova broja najbolje se vidi u kemijskim jednadžbama. Atome i molekule ne možemo jednostavno brojiti pojedinačno, ali možemo izmjeriti masu uzorka i iz nje izračunati količinu tvari. Ako znamo da jedan mol sadržava točno 6,022 140 76 × 10²³ čestica, možemo povezati mikroskopske veličine s mjerljivim količinama. Primjerice, kada kemičar odredi da uzorak sadrži dva mola neke tvari, može zaključiti da se u njemu nalazi dvostruko više čestica od onoga što sadrži jedan mol. Na taj način Avogadrova konstanta postaje svojevrsni most između atoma i laboratorijske vage.
Pojam “Avogadrov broj” je dobio ime po talijanskom znanstveniku Amedeou Avogadru
Zanimljivo, on ipak nije odredio točnu vrijednost današnjeg Avogadrova broja. Naime, Avogadro je početkom 19. stoljeća pridonio razvoju ideje prema kojoj jednake količine plinova pri istim uvjetima temperature i tlaka sadrže jednak broj čestica. Kasniji razvoj atomske teorije, kemije i fizike omogućio je preciznije određivanje broja čestica povezanih s određenom količinom tvari. Povijesno je Avogadrova konstanta bila povezana s brojem atoma ugljika-12 u 12 grama tog izotopa, prema tadašnjoj definiciji mola.
Velika promjena dogodila se 20. svibnja 2019. godine, kada je stupila na snagu nova definicija Međunarodnog sustava jedinica. Umjesto da se vrijednost Avogadrova broja određuje mjerenjima, ona je postala točno zadana vrijednost: 6,022 140 76 × 10²³. Istodobno je mol definiran kao količina tvari koja sadrži upravo toliko određenih elementarnih čestica. Time je definicija mola postala neovisna o fizičkom artefaktu ili određenom uzorku tvari. A b danas je jedna od sedam definirajućih konstanti na kojima se temelji suvremeni SI sustav.
Iako broj 6,022 140 76 × 10²³ na prvi pogled djeluje apstraktno, njegova je uloga vrlo konkretna. On omogućuje da se broj nevidljivih atoma i molekula pretvori u količine koje možemo koristiti u svakodnevnom laboratorijskom radu. Primjerice, masa jednog mola vode iznosi približno 18 grama, ali taj uzorak istodobno predstavlja golemi broj pojedinačnih molekula vode. I upravo u tome leži važnost Avogadrova broja: povezuje mikroskopski svijet čestica s makroskopskim svijetom masa, volumena i kemijskih reakcija te omogućuje da kemiju računamo precizno i sustavno.
Zanimljivosti o Avogadrovom broju:
- Avogadrov broj iznosi 6,022 140 76 × 10²³. Riječ je o točno definiranoj vrijednosti koja predstavlja broj elementarnih čestica u jednom molu tvari.
- Broj je nevjerojatno velik. Kada bi se 6,022 × 10²³ zrna pijeska ravnomjerno rasporedilo po Zemlji, dobili bismo nezamislivu količinu materijala. Upravo zato se mol koristi za praktično izražavanje ogromnog broja mikroskopskih čestica.
- Avogadro nije otkrio sam broj. Talijanski znanstvenik Amedeo Avogadro po kojemu je konstanta dobila ime nije izračunao njezinu današnju vrijednost. Njegov je rad bio važan za razvoj ideje o jednakom broju čestica u jednakim količinama plinova pri istim uvjetima.
- Broj se može odnositi na različite čestice. Jedan mol može sadržavati 6,022 140 76 × 10²³ atoma, molekula, iona, elektrona ili drugih elementarnih čestica, ovisno o tome što se promatra.
- Jedan mol vode sadrži golemi broj molekula. U približno 18 grama vode nalazi se jedan mol molekula vode, odnosno točno 6,022 140 76 × 10²³ molekula H₂O.
- Avogadrova konstanta ima jedinicu mol⁻¹. Piše se Nₐ = 6,022 140 76 × 10²³ mol⁻¹. Sam Avogadrov broj često se navodi bez jedinice, dok je konstanta fizikalna veličina s pripadajućom jedinicom.
- Vrijednost je danas točna, a ne izmjerena. Od 2019. Avogadrova konstanta ima točno definiranu vrijednost. Prije toga znanstvenici su njezinu vrijednost određivali eksperimentalnim metodama.
- Mol je od 2019. izravno povezan s Avogadrovom konstantom. Nova definicija mola kaže da jedan mol sadržava točno 6,022 140 76 × 10²³ određenih elementarnih čestica.
- Avogadrov broj povezuje mikrosvijet i svakodnevne mjere. Atomi i molekule toliko su maleni da ih ne možemo pojedinačno brojiti, ali pomoću mola možemo njihovu golemu brojnost povezati s masom koju možemo izmjeriti vagom.
- Konstanta je važna daleko izvan kemije. Koristi se u fizici, kemiji, znanosti o materijalima i drugim područjima u kojima je potrebno povezati broj pojedinačnih čestica s mjerljivom količinom tvari.