Chemistry Labs

Bài 1

Hằng số Avogadro NAN_A có thể xác định bằng ba phương pháp độc lập. (Phương pháp A) Nhiễu xạ tia X cho thấy vàng kết tinh theo mạng lập phương tâm diện với cạnh a=0.408a = 0.408 nm; khối lượng riêng của Au là 1.93×104 kg m−31.93 \times 10^{4}\ \text{kg m}^{-3} và M(Au)=196.97 g mol−1M(\mathrm{Au}) = 196.97\ \text{g mol}^{-1}. (Phương pháp B, Rutherford 1911) MMẫu chứa 192 mg X226X22226Ra\ce{^{226}Ra} tinh khiết để 40 ngày, khi đó tốc độ phân rã α\alpha tổng cộng là 27.7 GBq; đậy kín thêm 163 ngày thu được 10.4 mm3\text{mm}^3 He đo ở 101325 Pa và 273 K. (Phương pháp C, Perrin 1909) Các hạt keo hình cầu bán kính 2.12×10−72.12 \times 10^{-7} m, khối lượng riêng 1.206×103 kg m−31.206 \times 10^{3}\ \text{kg m}^{-3} lơ lửng trong nước (ρ=999 kg m−3\rho = 999\ \text{kg m}^{-3}) ở 15 \°C tuân theo phân bố Boltzmann: đồ thị ln⁡(nh/nh0)\ln(n_h/n_{h_0}) theo (h−h0)(h - h_0) có hệ số góc −0.0235 μm−1-0.0235\ \mu\text{m}^{-1}. Hãy xác định NAN_A theo từng phương pháp.
Bước 2/3: Phương pháp phân rã phóng xạ
← TrướcTiếp →
Trực giác

Rutherford đếm số nguyên tử heli sinh ra và số phân rã đo được — tỉ số là số nguyên tử trên mol.

Nα=27.7×109 s−1×163×86400 s=3.90×1017;n(He)=pVRT=4.64×10−7 mol;NA=3.90×10174.64×10−7=8.4×1023 mol−1N_{\alpha} = 27.7 \times 10^{9}\ \text{s}^{-1} \times 163 \times 86400\ \text{s} = 3.90 \times 10^{17};\quad n(\ce{He}) = \dfrac{pV}{RT} = 4.64 \times 10^{-7}\ \text{mol};\quad N_A = \dfrac{3.90 \times 10^{17}}{4.64 \times 10^{-7}} = 8.4 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Phân tích

Mỗi hạt α\alpha trở thành một nguyên tử He. Tích phân tốc độ phân rã trong 163 ngày cho 3.90×10173.90 \times 10^{17} hạt, và pV/RTpV/RT quy thể tích He sang mol. Tỉ số cho NA≈8.4×1023N_A \approx 8.4 \times 10^{23} mol−1^{-1} (cao hơn giá trị thực vì chuỗi phân rã chưa đạt trạng thái dừng hoàn toàn).