Avogadro's Number ကို ဘယ်လိုဆုံးဖြတ်မလဲ
Avogadro's number သည် ခေတ်သစ်ဓာတုဗေဒနှင့် ရူပဗေဒတွင် အရေးကြီးဆုံးသော အယူအဆများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ၎င်းသည် အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖြင့်သာမြင်နိုင်သော ကမ္ဘာ (အက်တမ်များ၊ မော်လီကျူးများ၊ အိုင်းယွန်းများ) နှင့် မက်ခရိုစကုပ်ကမ္ဘာ (ဂရမ်များ၊ လီတာများနှင့် ကျွန်ုပ်တို့ ချိန်တွယ်နိုင်သော အရာဝတ္ထုများ) အကြား တံတားအဖြစ် လုပ်ဆောင်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။ Avogadro's number ကို မည်သို့ဆုံးဖြတ်ရမည်ကို နားလည်ခြင်းသည် မိုလ်များ၏ အယူအဆကို နားလည်ရန်၊ အရာဝတ္ထုတစ်ခုရှိ အမှုန်အရေအတွက်ကို တွက်ချက်ရန်နှင့် စတိုချီယိုမက်ထရီပြဿနာအမျိုးမျိုးကို ဖြေရှင်းရန် ပိုမိုလွယ်ကူစေသည်။ ဤဆောင်းပါးတွင် Avogadro's number ၏ အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုချက်၊ ၎င်း၏ သီအိုရီအခြေခံနှင့် သိပ္ပံတွင် အသုံးပြုသော Avogadro's number ကို ဆုံးဖြတ်ရန် နည်းလမ်းများစွာကို ဆွေးနွေးထားသည်။
Avogadro ရဲ့ နံပါတ်ကို နားလည်ခြင်း
Avogadro's number (\(N_A\) ဖြင့် ဖော်ပြသည်) သည် အရာဝတ္ထုတစ်ခု၏ မိုလ် ၁ တွင် ပါဝင်သော အမှုန်များ (အက်တမ်များ၊ မော်လီကျူးများ သို့မဟုတ် အခြားအရာများ) ၏ အရေအတွက်ဖြစ်သည်။ Avogadro's number ၏ လက်ရှိလက်ခံထားသော တန်ဖိုးမှာ-
\[
N_A = ၆{,}၀၂၂၁၄၀၇၆ \x၁၀^{၂၃}\ \text{mol}^{-၁}
\]
အရာဝတ္ထုများကို ဖွဲ့စည်းထားသော အမှုန်များသည် အလွန်သေးငယ်သောကြောင့် ဤနံပါတ်သည် အလွန်များပြားပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့် ရေ ၁ မိုလ်တွင် ရေမော်လီကျူး \(6{,}02 \times 10^{23}\) ခန့် ပါဝင်သည်။ Avogadro ၏ နံပါတ်သည် "မှတ်မိထားသော" နံပါတ်တစ်ခုမျှသာ မဟုတ်ဘဲ သိပ္ပံသမိုင်းတစ်လျှောက် ရှည်လျားသော စမ်းသပ်ချက်များမှတစ်ဆင့် ချမှတ်ထားသော တိုင်းတာမှုများနှင့် အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုချက်များ၏ ရလဒ်ဖြစ်သည်။
Avogadro's Number နှင့် Moles ၏ အယူအဆကြား ဆက်နွယ်မှု
မော်လ်၏ အယူအဆကို အရာဝတ္ထုတစ်ခု၏ ပမာဏယူနစ်တစ်ခုအဖြစ် အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုထားသည်။ ရိုးရှင်းသောအသုံးအနှုန်းများအရ-
– အရာဝတ္ထုတစ်ခု၏ ၁ မိုလ် = ထိုအရာဝတ္ထု၏ \(N_A\) အမှုန်များ။
- အရာဝတ္ထုတစ်ခု၏ ၁ မိုလ်၏ အလေးချိန် (ဂရမ်ဖြင့်) သည် ၎င်း၏ မိုလာအလေးချိန်နှင့် ညီမျှသည်။
ဥပမာအားဖြင့်၊ ကာဗွန်-၁၂ ၏ မိုလာဒြပ်ထုသည် 12 g/mol ဖြစ်သည်။ ဆိုလိုသည်မှာ ကာဗွန်-၁၂ ၁၂ ဂရမ်တွင် ကာဗွန်-၁၂ အက်တမ်များ \(6{,}022 \times 10^{23}\) ပါဝင်သည်။ ဤဆက်နွယ်မှုက ဓာတ်ခွဲခန်းတွင် ချိန်တွယ်နိုင်သော ဒြပ်ထုမှ အမှုန်အရေအတွက်ကို တွက်ချက်နိုင်စေပါသည်။
Avogadro ရဲ့ နံပါတ်ကို ဘာကြောင့် "ဆုံးဖြတ်" ဖို့ လိုအပ်တာလဲ။
သမိုင်းကြောင်းအရ Avogadro's number ရဲ့တန်ဖိုးကို တိုက်ရိုက်မသိရှိခဲ့ပါဘူး။ သိပ္ပံပညာရှင်တွေဟာ macroscopic တိုင်းတာမှုတွေ (ဒြပ်ထု၊ ထုထည်၊ လျှပ်စစ်ဓာတ်) ကို အမှုန်အရေအတွက်နဲ့ ဆက်စပ်ဖို့ နည်းလမ်းရှာဖို့ လိုအပ်ခဲ့ပါတယ်။ ဒါကြောင့် Avogadro's number ကို စမ်းသပ်မှုနည်းလမ်းအမျိုးမျိုးနဲ့ သီအိုရီဆိုင်ရာချဉ်းကပ်မှုတွေကတစ်ဆင့် ဆုံးဖြတ်ခဲ့ပါတယ်။
ယနေ့ခေတ်တွင် Avogadro ၏ နံပါတ်ကို အလွန်တိကျစွာ သတ်မှတ်ထားသည်။ ၂၀၁၉ SI ပြန်လည်အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုချက်မှစ၍ \(N_A\) ၏တန်ဖိုးကို \(6{,}02214076 \times 10^{23}\) အဖြစ်ပင် အတိအကျ သတ်မှတ်ထားသည်။ သို့သော် ပညာရေးဆိုင်ရာ ရည်ရွယ်ချက်များအတွက် Avogadro ၏ နံပါတ်ကို မည်သို့ဆုံးဖြတ်သည်ကို နားလည်ခြင်းသည် အရေးကြီးနေဆဲဖြစ်သည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ၎င်းသည် နံပါတ်သည် မည်သည့်နေရာမှ လာသည်နှင့် သိပ္ပံပညာက ၎င်းကို မည်သို့တိုင်းတာသည်ကို နားလည်ရန် ကူညီပေးသောကြောင့်ဖြစ်သည်။
နည်းလမ်း ၁: အက်တမ်ဒြပ်ထု (ကာဗွန်-၁၂) မှ ချဉ်းကပ်မှု
Avogadro's number ကို နားလည်ရန် အခြေခံအကျဆုံးနည်းလမ်းများထဲမှ တစ်ခုမှာ carbon-12 စံနှုန်းမှတစ်ဆင့်ဖြစ်သည်။ mole ကို တစ်ချိန်က carbon-12 ၁၂ ဂရမ်တွင်ပါဝင်သော အက်တမ်အရေအတွက်အဖြစ် သတ်မှတ်ခဲ့သည်။ carbon-12 အက်တမ်တစ်ခု၏ အလေးချိန်ကို ကျွန်ုပ်တို့သိပါက Avogadro's number ကို တွက်ချက်နိုင်သည်-
\[
N_A = \frac{\text{၁ mole ၏ mass}}{\text{၁ အက်တမ်၏ mass}}
\]
ကာဗွန်-၁၂ ၁ မိုလ်၏ အလေးချိန်မှာ ၁၂ ဂရမ်ဖြစ်သောကြောင့်-
\[
N_A = \frac{12\ \text{g}}{m_{\text{C-12 atom}}}
\]
ပြဿနာက အက်တမ်တစ်ခုတည်းရဲ့ ဒြပ်ထုဟာ အလွန်သေးငယ်ပြီး ရိုးရာချိန်ခွင်လျှာနဲ့ တိုက်ရိုက်တိုင်းတာလို့မရပါဘူး။ ဒါပေမယ့် mass spectrometry နဲ့ အက်တမ်စကေးတိုင်းတာမှုနည်းပညာတွေလိုမျိုး နည်းပညာတွေ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာတာနဲ့အမျှ အက်တမ်ဒြပ်ထုကို သွယ်ဝိုက်ပြီး ဆုံးဖြတ်နိုင်ပါတယ်။ ဒီနည်းလမ်းက Avogadro's number ဟာ အက်တမ်ဒြပ်ထုနဲ့ ဘယ်လိုဆက်စပ်နေလဲဆိုတာအတွက် ခိုင်မာတဲ့ အယူအဆအခြေခံကို ပေးစွမ်းပါတယ်။
နည်းလမ်း ၂: အီလက်ထရိုလစ်စစ် နည်းလမ်း (ဖာရာဒေး၏ ဥပဒေ)
Avogadro's number ကို ဆုံးဖြတ်ရန် နောက်ထပ်လူသိများသောနည်းလမ်းတစ်ခုမှာ လျှပ်စစ်စီးကြောင်းကို အသုံးပြု၍ အရာဝတ္ထုတစ်ခုကို ပြိုကွဲစေသည့် လုပ်ငန်းစဉ်ဖြစ်သည့် electrolysis ကို အသုံးပြုသည်။ Faraday ၏ဥပဒေတွင် electrolysis တွင် ဓာတ်ပြုနေသော အရာဝတ္ထုပမာဏသည် စီးဆင်းနေသော လျှပ်စစ်ဓာတ်ပမာဏနှင့် အချိုးကျသည်ဟု ဖော်ပြထားသည်။
ဒီနည်းလမ်းရဲ့ အဓိက အယူအဆကတော့ ချိတ်ဆက်ဖို့ပါ-
– အီလက်ထရွန် ၁ မိုလ်၏ စုစုပေါင်းအားသွင်းမှု (Faraday's constant ဟုခေါ်သည်)
- အီလက်ထရွန်တစ်လုံး၏ အားသွင်းမှု (\(e\))
အကယ်၍ ကျွန်ုပ်တို့သည် Faraday's constant နှင့် electron ၏ charge ကိုသိပါက Avogadro's number ကို အောက်ပါအတိုင်း တွက်ချက်နိုင်သည်။
\[
N_A = \frac{F}{e}
\]
ဖာရာဒေး၏ ကိန်းသေသည် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်-
\[
F \ခန့်မှန်းခြေ ၉၆၄၈၅ \စာသား{C/mol}
\]
အီလက်ထရွန်အားသွင်းမှု:
\[
e \approx 1{,}602 \x10^{-19}\ \text{C}
\]
ဒါကြောင့် အကြမ်းဖျင်းအားဖြင့်-
\[
N_A \approx \frac{96485}{1{,}602 \x10^{-19}} \approx 6{,}02 \x10^{23}
\]
၎င်းသည် အလွန်ကြော့ရှင်းသော နည်းလမ်းတစ်ခုဖြစ်ပြီး ဓာတုဗေဒဖြစ်စဉ်များ (redox reactions) ကို ရူပဗေဒ၏ အခြေခံကိန်းသေများ (အီလက်ထရွန်အားသွင်းမှု) နှင့် ဆက်စပ်ပေးသောကြောင့် ဖြစ်သည်။
နည်းလမ်း ၃: ဆီလီကွန် ပုံဆောင်ခဲ နည်းလမ်း (X-ray ပုံဆောင်ခဲ သိပ်သည်းဆ နည်းလမ်း)
ခေတ်သစ် မက်ထရိုလော်ဂျီတွင် Avogadro's number ကို ဆုံးဖြတ်ရန် အတိကျဆုံးနည်းလမ်းများထဲမှ တစ်ခုမှာ အလွန်သန့်စင်သော ဆီလီကွန်ပုံဆောင်ခဲများကို အသုံးပြုရန်ဖြစ်သည်။ ဤနည်းလမ်းသည် ပုံဆောင်ခဲများတွင် ပုံမှန်အက်တမ်အစီအစဉ်ရှိပြီး အက်တမ်များအကြား အကွာအဝေးကို X-ray diffraction ကို အသုံးပြု၍ တိုင်းတာနိုင်သည်ဟူသောအချက်ကို အသုံးချသည်။
အထွေထွေခြုံငုံသုံးသပ်ချက်-
၁။ သန့်စင်မှုမြင့်မားပြီး ပြီးပြည့်စုံလုနီးပါးပုံသဏ္ဍာန်ရှိသော ဆီလီကွန်ဘောလုံးတစ်လုံးကိုယူပါ။
၂။ ဘောလုံး၏ ထုထည်ကို အလွန်တိကျစွာ တိုင်းတာပါ။
၃။ ဘောလုံး၏ အလေးချိန်ကို တိုင်းတာပါ။ ၎င်း၏ သိပ်သည်းဆကို ရှာဖွေပါ။
၄။ ယူနစ်ထုထည်တစ်ခုလျှင် အက်တမ်မည်မျှပါဝင်သည်ကို ရှာဖွေရန် ဆီလီကွန်ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံဒေတာကို အသုံးပြုပါ။
ပေးထားသော ထုထည်တစ်ခုရှိ အက်တမ်အရေအတွက်ကို သိရှိပြီး စုစုပေါင်းအလေးချိန်နှင့် ဆက်စပ်ခြင်းဖြင့် သိပ္ပံပညာရှင်များသည် မိုလ် ၁ တွင် အက်တမ်မည်မျှရှိသည်ကို တွက်ချက်နိုင်ပြီး ၎င်းသည် Avogadro's number ဖြစ်သည်။ ဤနည်းလမ်းသည် SI ကိန်းသေများကို သတ်မှတ်ရာတွင် အဓိကကျသော ထောက်တိုင်တစ်ခုဖြစ်သည်။
နည်းလမ်း ၄: စံပြဓာတ်ငွေ့ချဉ်းကပ်မှု (သမိုင်းဆိုင်ရာအယူအဆ)
သမိုင်းကြောင်းအရ Avogadro ၏ အယူအဆသည် ဓာတ်ငွေ့များဖြင့် စတင်ခဲ့သည်- “တူညီသော အပူချိန်နှင့် ဖိအားတွင် တူညီသော ဓာတ်ငွေ့ပမာဏတွင် တူညီသော အမှုန်အရေအတွက် ပါဝင်သည်။” ဤချဉ်းကပ်မှုသည် \(N_A\) ၏ တန်ဖိုးကို တိုက်ရိုက်မပေးသော်လည်း၊ ၎င်းသည် ဓာတ်ငွေ့ပမာဏ၊ မိုလ်အရေအတွက်နှင့် အမှုန်အရေအတွက်ကို ဆက်စပ်ရန် လမ်းခင်းပေးခဲ့သည်။
ဥပမာအားဖြင့်၊ STP (ယခင်အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုချက်- 0°C နှင့် 1 atm) တွင်၊ စံပြဓာတ်ငွေ့ ၁ မိုလ်သည် ၂၂.၄ လီတာခန့်ရှိသော ထုထည်ကို နေရာယူထားသည်။ တစ်နေ့တွင် ကျွန်ုပ်တို့သည် ထိုထုထည်ရှိ အမှုန်အရေအတွက်ကို အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖြင့် စမ်းသပ်ချက်များမှတစ်ဆင့် တွက်ချက်နိုင်ပါက Avogadro ၏ နံပါတ်ကို ရရှိနိုင်ပါသည်။ \(N_A\) ၏ တိကျသောဆုံးဖြတ်ချက်အတွက် အီလက်ထရိုလစ်ဆစ်နှင့် ဆီလီကွန်ပုံဆောင်ခဲများကဲ့သို့သော ပိုမိုတိကျသောနည်းလမ်းများ လိုအပ်သောကြောင့် လက်တွေ့တွင်၊ စံပြဓာတ်ငွေ့နည်းလမ်းသည် ကျောင်းအဆင့်တွင် သဘောတရားဆိုင်ရာအုတ်မြစ်အဖြစ် ပိုမိုသင့်လျော်ပါသည်။
တွက်ချက်မှုများတွင် Avogadro ၏နံပါတ်ကိုမည်သို့အသုံးပြုရမည်နည်း
Avogadro's number ကို တိကျစွာဆုံးဖြတ်ခြင်းကို ခေတ်မီကိရိယာများဖြင့် သိပ္ပံပညာရှင်များက လုပ်ဆောင်သော်လည်း၊ ကျောင်းသားများနှင့် ကောလိပ်ကျောင်းသားများသည် \(N_A\) တန်ဖိုးကို အသုံးပြု၍ အမှုန်အရေအတွက်ကို "ဆုံးဖြတ်" လေ့ရှိသည်။ အသုံးများသော ဖော်မြူလာမှာ-
၁။ ဒြပ်ထုမှ မော်လီကျူးအရေအတွက်:
\[
n = \frac{m}{M}
\]
\(m\) = အလေးချိန် (g) နှင့် \(M\) = မိုလာအလေးချိန် (g/mol) ဖြစ်သည်။
၂။ အမှုန်အရေအတွက်:
\[
N = n \မြှောက် N_A
\]
အမြန်ဥပမာ- ရေ ၁၈ ဂရမ် (\(H_2O\)) တွင် မော်လီကျူးမည်မျှရှိသနည်း။
– ရေ၏ မိုလာဒြပ်ထု = 18 g/mol
– ရေ၏ မိုလ်များ = \(18/18 = 1\) မိုလ်များ
– မော်လီကျူးအရေအတွက် = \(၁ \times ၆၀၂ \times ၁၀^{၂၃} = ၆၀၂ \times ၁၀^{၂၃}\)
နိဂုံး
Avogadro ရဲ့ နံပါတ်ကို ဆုံးဖြတ်တဲ့ နည်းလမ်းကို အဓိက ချဉ်းကပ်မှုများစွာနဲ့ နားလည်နိုင်ပါတယ်- အက်တမ်ဒြပ်ထု (ကာဗွန်-၁၂) အကြား ဆက်နွယ်မှု၊ Faraday ရဲ့ ဥပဒေနဲ့ လျှပ်စစ်ဓာတ်အားဖြင့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှု၊ X-ray diffraction ပါတဲ့ ဆီလီကွန် ပုံဆောင်ခဲ နည်းလမ်းနဲ့ စံပြဓာတ်ငွေ့တွေရဲ့ အယူအဆဆိုင်ရာ ချဉ်းကပ်မှုတို့ပဲ ဖြစ်ပါတယ်။ ဒီ နည်းလမ်းအမျိုးမျိုးကနေ Avogadro ရဲ့ နံပါတ်ဟာ "ကျပန်း" နံပါတ် မဟုတ်ဘဲ နေ့စဉ်ဘဝမှာ တိုင်းတာနိုင်တဲ့ အက်တမ်စကေးနဲ့ အက်တမ်စကေးကို ချိတ်ဆက်ပေးတဲ့ သိပ္ပံနည်းကျ တိုင်းတာမှုတွေရဲ့ ရလဒ်ဖြစ်ကြောင်း ထင်ရှားပါတယ်။ ၎င်းကို ဆုံးဖြတ်တဲ့ လုပ်ငန်းစဉ်ကို နားလည်ခြင်းအားဖြင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ၎င်း၏တန်ဖိုးကို မှတ်မိရုံသာမက mole နဲ့ ဓာတုဗေဒ တွက်ချက်မှု သဘောတရားတစ်ခုလုံးရဲ့ နောက်ကွယ်က သိပ္ပံနည်းကျ အဓိပ္ပာယ်ကိုလည်း နားလည်ပါတယ်။
