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亞佛加厥數的由來

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在1911年的密立根油根實驗中測出每個電子的帶電量為1.6x10^-19
我們利用電鍍法得知生成一公克的銅原子所需的電量為3037庫侖,
己知銅的原子量為63.5,每個銅離子帶二個單位正電,
則可據以推算出每莫耳銅原子的個數(即亞佛加厥數)
(Cu2+)  +  2e-    →      Cu

3037 / 1.6x10^-19 = 1.898x10^22

1.898x10^22 / 2 x 63.5 = 6.026 x 10^23
 
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莫耳(mole)是為了計算微小粒子而定的一個計算數量的單位 就像一打=12
一莫耳=6×10^23 (個) 為什麼要這樣定呢

因為一般原子或電子、分子小到眼睛看不到、天秤測不到,必須找到一個數量級大到符合日常的實用。這時我們考慮到雖然同一種原子的質量都相同(忽略同位素),但不同原子的質量都不相同。如果你貿然定出1克就是1莫耳,那不同原子或分子要累積到1克所需的數目根本不同。

要知道,化學反應過程原子或分子碰撞反應時,個數都是簡單的整數比。你拿1克的氫氣在1克的氧氣中燃燒,氧氣根本就不夠,而是需要8克。為什麼知道是8克呢?因為2個氫分子恰與1個氧分子反應產生2個水分子,每個氧分子的質量是每個氫分子的16倍(每個氧原子的質量也是每個氫原子的16倍)。因此所需氫氣重:氧氣重=1×2:16×1=2:16=1:8

好了,問題又來了,你又怎知道氧原子的質量是氫原子的16倍?

所有原子的質量都集中在原子核,原子核是由兩種大胖子粒子所組成--質子與中子,它倆質量相近同時約為電子質量的1840倍,所以原子的總質量可由「質子數+中子數」(質量數)決定。

氫原子的原子核恰只有1個質子,為了配合這個「1」,所以只要在現實生活中算出1克氫氣含有多少原子,將這個數定成一個新的單位叫「莫耳」,由於亞佛加厥在這工作貢獻最大,所以又叫「亞佛加厥數」=6×10^23=1莫耳。只要任何原子(分子)數量達到這個數目所測量出來的質量大小,就稱為該原子的原子量(分子量)。

回到上面的反應,我們知道水分子由2個氫原子及1個氧原子組成,按上述用1克的氫分子(當然全部也等於1克的氫原子)也就是1莫耳的氫原子,那氧原子顯然只要1/2莫耳而已,1/2莫耳的氧原子是8克,1莫耳的氧原子是16克,因此氧原子的原子量就是16。因為其他原子的原子量都是透過化學反應與氫的原子量比較而得到,所以課本說原子量是一個比較質量,沒有單位。

問題是,氫並不能與大多數的原子反應(尤其是金屬),所以後來改由碳原子-C12作為原子量的標準。這些資料可在元素週期表找到。舉例說,鈉原子的原子量約為23,就表示1莫耳的鈉原子約有23克,23克的鈉金屬含有6×10^23個鈉原子。而1克的鈉原子根本不到1莫耳。
 

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