Avogadro-Konstante

Die Avogadro-Konstante N_A ist eine universelle physikalische Konstante, die als die Teilchenzahl N pro Stoffmenge n

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N_A = N / n

definiert ist. Sie hat nach der aktuellen CODATA-2006 Empfehlung ^[1] den Wert

N_A = 6,022 141 79 (30) × 10²³ mol⁻¹

Historisches und Bezeichnung der Konstante

Der italienische Physiker Amedeo Avogadro postulierte 1811, dass gleiche Volumina verschiedener Gase die gleiche Zahl Moleküle enthalten (Avogadrosches Gesetz). Avogadro selbst hat nie versucht, die Zahl der Teilchen zu bestimmen. Dies wurde erstmals 1865 (nach Avogadros Tod) vom österreichischen Physiker und Chemiker Johann Josef Loschmidt unternommen, weshalb die Avogadro-Konstante teilweise auch als Loschmidt-Konstante L oder N_L bezeichnet wurde.

Abweichend davon definiert CODATA die Loschmidt-Konstante n₀ als die Zahl der Atome oder Moleküle pro Volumen eines idealen Gases bei Normaldruck p₀ = 101 325 Pa und Normaltemperatur T₀ = 273,15 K, die mit N_A über die Universelle Gaskonstante R nach

n₀ = N_A / R · p₀ / T₀

zusammenhängt. Ihr Wert beträgt nach CODATA 2006

n₀ = 2,686 777 4 (47) × 10²⁵ m⁻³

und spiegelt die Größe wider, die Loschmidt ursprünglich bestimmt hatte.

Die Benennung der Konstante nach Avogadro wurde 1909 (nachdem sowohl Loschmidt als auch Avogadro bereits verstorben waren) vom französischen Chemiker Jean-Baptiste Perrin vorgeschlagen. Zunächst sprach man von der dimensionslosen Avogadro-Zahl (bzw. Loschmidt'schen Zahl), die angibt aus wievielen Teilchen eine Stoffmenge von 1 mol besteht. Der Zahlenwert von Avogadro-Zahl und Avogadro-Konstante (in mol⁻¹) ist dabei identisch.

Anwendungen

Die Avogadrokonstante N_A tritt bei der Umrechnung von auf die Teilchenzahl bezogenen Größen in auf Stoffmenge bezogenen Größen auf.

Universelle Gaskonstante R und der Boltzmannkonstante k:

R = N_A · k

Faradaykonstante F und der Elementarladung e:

F = N_A · e

Molmasse = N_A · Atommasse

Bedeutung

Die wesentliche Bedeutung der Avogadrozahl liegt in der Umrechnung von molaren auf molekulare Größen.

Die Avogadrozahl hat auch eine große historische Bedeutung im Hinblick auf die Existenz von Atomen: Viele Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts betrachteten Atome als hypothetische Teilchen, deren Existenz unbewiesen sei, während die heutige Wissenschaft ihre Gegenwart als Tatsache betrachtet. Diese Gewissheit stammt auch aus der Bestimmung der Avogadrozahl mit Hilfe verschiedener Methoden, die alle einen übereinstimmenden Wert geliefert haben.

Methode zur genaueren Messung

Eine genaues Verfahren zur Bestimmung der Avogadro-Konstante ist die XRCD-Methode (X-Ray Crystal Density). Sie nutzt Röntgenbeugungsversuche anEinkristallen, um die Größe der Elementarzelle und die Zahl der darin enthaltenen Atome direkt bestimmen zu können. Die Ergebnisse dieser Versuche könnten auch zu einer Neudefintion des Kilogramms und des Mols führen.

Quellen

↑ CODATA (2006): Avogadro constant, NIST.

Weblinks

[1] CODATA (2006): Avogadro constant, NIST.

[1]