Hmotnost částic, ze kterých se skládají látky, je velmi malá. Např. atom nuklidu vodíku má hmotnost 1,67 · 10–27 kg, molekula vody H2O má hmotnost 2,99 · 10–26 kg. Hmotnosti molekul a atomů zjišťujeme pomocí odstředivek, které dosahují až 55 000 otáček za minutu.

Jedním z prvních poznatků o stavbě látky bylo zjištění relativní atomové hmotnosti Ar. Takže lidé věděli, že např. atom kyslíku je přibližně 16krát a atom uhlíku zhruba 12krát těžší než nejlehčí atom – atom vodíku. Nyní relativní atomovou hmotnost definujeme vztahem

kde ma je hmotnost atomu a mu je atomová hmotností konstanta. Tato konstanta je rovna 1/12 atomové hmotnosti mC nuklidu uhlíku 126C. Platí

U molekul zavádíme relativní molekulovou hmotnost Mr vztahem

kde mm je hmotnost molekuly. Relativní molekulová hmotnost je rovna součtu relativních atomových hmotností všech atomů, které tvoří molekulu. Relativní atomová hmotnost Ar a relativní molekulová hmotnost Mr jsou veličiny bez jednotky. Jejich číselné hodnoty jsou uvedeny v MFChT.

Ze vztahu pro relativní atomovou hmotnost plyne, že relativní atomová hmotnost nuklidu uhlíku 12C je rovna 12. Proto hmotnost tohoto atomu je 12mu. Využijeme tento poznatek k tomu, abychom vypočítali počet atomů nuklidu 12C, které tvoří těleso o hmotnosti 0,012 kg

Tedy ve vzorku nuklidu uhlíku 12C o hmotnosti 0,012 kg je přibližně 6,022 · 1023 atomů. Soustava, která obsahuje právě tolik částic (např. atomů, molekul), kolik je atomů ve vzorku nuklidu uhlíku 12C o hmotnosti 0,012 kg, má látkové množství 1 mol. Fyzikální konstanta

se nazývá Avogadrova konstanta. Číselná hodnota této konstanty je rovna počtu částic obsažených v tělese o látkovém množství 1 mol. Byla zavedena na počátku 19. století, kdy John Dalton, Joseph Gay–Lussac a Amedeo Avogadro došli na základě výsledků svých výzkumů k závěru, že látka má svou vnitřní částicovou strukturu.


John Dalton.
Zdroj: LIFE photo archive hosted by Google [http://images.google.com/hosted/life].

Rozborem Gay–Lussacova zákona dospěl Avogadro k závěru, že stejné objemy různých plynů obsahují za stejného tlaku a stejné teploty stejný počet molekul (tzv. Avogadrův zákon z roku 1811). Na základě této úměrnosti mohli měřit hmotnosti jednotlivých atomů. Vůbec prvním, kdo se zabýval číselným vyjádřením množství molekul v makroskopických tělesech, byl Joseph Loschmidt. Vztáhl počet molekul plynu místo na jednotkové látkové množství na jednotkový objem ideálního plynu za normálních podmínek. Počet, který obdržel, se nyní nazývá Loschmidtova konstanta a označuje se no. Číselně je rovna no = 2,687 · 1025 m-3. Snažil se i o určení rozměrů molekul tím, že porovnával hustotu určité látky v plynném a kapalném stavu, přičemž předpokládal, že molekuly mají kulový tvar a jsou v kapalném stavu k sobě natěsnány. Potřeboval však další údaj, a proto měřil střední volnou dráhu pohybu molekul v plynném skupenství tak, že stanovil vnitřní tření vzduchu. Přes nedokonalost svých měření dospěl k velmi dobrým výsledkům. Odhadl průměr molekuly na 3 · 10-10 m a počet molekul v jednom kubickém metru vzduchu na 2 · 1025.

Další odhad Avogadrovy konstanty, tedy množství částic v jednom molu látky, provedl na počátku 20. století Jean Perrin s použitím Brownova pohybu nebo sedimentační metody. Díky pozorování Brownových částic v mikroskopu odhadl Avogadrovu konstantu na 6 · 1023 mol–1. Metoda založená na Brownově pohybu nemůže v současné době vyhovět požadavkům kladeným na hodnoty základních fyzikálních konstant. Nyní se jako jedna z nejpřesnějších metod používá rentgenová difrakce.

Je–li v daném tělese ze stejnorodé látky N částic, pak látkové množství n tohoto tělesa určíme ze vztahu

Veličiny, které se vztahují k látkovému množství 1 mol, nazýváme molární veličiny. Mezi nejčastěji používané patří molární hmotnost a molární objem. Molární hmotnost Mm definujeme vztahem

kde m je hmotnost tělesa ze stejnorodé látky a n odpovídající látkové množství. Jednotkou molární hmotnosti je kg mol–1. Molární objem Vm tělesa ze stejnorodé látky za dané teploty a tlaku definujeme vztahem

U plynů je za normálních podmínek molární objem vždy stejný, nazývá se normální molární objem a má hodnotu 22,414 · 10–3 m3 mol–1.

Autor textu

Autor textu: 

Rezervace a nákup vstupenek

Recepce

Poradíme Vám s objednáním a nákupem vstupenek.