Hver var Avogadro og hvert var hans framlag til vísindanna?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hver var Avogadro og hvert var hans framlag til vísindanna?
Avogadro var ítalskur raunvísindamaður sem átti mikinn þátt í að þróa hugmyndir manna um frumeindir og sameindir á 19. öld. Eftir hann liggur meðal annars lögmál Avogadros og tala Avogadros (e. Avogadro’s number eða Avogadro’s constant, um það bil 6,022×10²³), sem tilgreinir fjölda einda í einu móli, er kennd við hann.

Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, greifinn af Quaregna og Cerreto, fæddist 9. ágúst 1776 í Torino á Ítalíu og lést 9. júlí 1856 á sama stað. Avogadro fæddist inn í merka fjölskyldu lögfræðinga, sonur greifans Filippo Avogadro og Anna Maria Vercellone. Hans nánasta umhverfi hafði greinilega mikil áhrif á hann því tvítugur að aldri útskrifaðist hann með doktorsgráðu í lögfræði og starfaði sem lögfræðingur í tíu ár.

Raunvísindi áttu samt hug og hjarta Avogadro og árið 1800 byrjaði hann í einkakennslu í eðlis- og stærðfræði. Árið 1809 fékk hann stöðu sem kennari í náttúrufræði við menntaskóla í Vericelli en það var þar sem tilgáta hans, sem gengur undir heitinu lögmál Avogadros, leit dagsins ljós.

Árið 1820 fékk Avogadro stöðu prófessors í eðlisfræði við Háskólanum í Torino en missti hana árið 1823 vegna stuðnings við uppreisnarmenn á Sardiníu. Stöðuna fékk Avogadro svo aftur árið 1833 og gegndi henni í tæp 20 ár.

Einkalíf Avogadro er þónokkuð á huldu. Hann giftist Felicita Mazzé árið 1815 en á auk þess að hafa átt í fjölmörgum ástarævintýrum; samtals eignaðist hann sex börn.

Avogadro hafði mikil áhrif á sameindakenningu (e. molecular theory) 19. aldar, það er að segja hugmyndir manna á þeim tíma um frumeindir og sameindir. Grein hans, sem birtist árið 1811 og fjallaði um tilgátur hans varðandi gassameindir, var byltingarkennd. Fyrst ber kannski að nefna það sem lengi hefur verið kallað lögmál Avogadros en samkvæmt því eru alltaf jafnmargar sameindir í sama rúmmáli af lofttegundum við sama hitastig og þrýsting. Þetta lögmál er ásamt öðru fólgið í jöfnunni \[PV = nRT = NkT\] þar sem P er þrýstingur, V er rúmmál, n er fjöldi einda mælt í einingunni mól (1 mól = 6,022×10²³ eindir), R er gasfastinn (e. universal gas constant, R = 8,314 J/(K∙mol)), T er hitastig mælt í einingunni kelvín, N er fjöldi einda og k er fasti Boltzmanns (1,38066×10^-23 J/K). Við sjáum strax af jöfnunni að fjöldinn N og móltalan n eru fastar, hver sem lofttegundin er, ef P, V og T eru fastar, en þetta var engan veginn augljóst fyrirfram.

Út frá jöfnunni sést einnig að sé þrýstingnum og hitastiginu haldið föstu fáum við fram vensl rúmmáls og fjölda einda, það er \[V\sim n\] og \[V\sim N\] Lögmálið gengur einnig undir nafninu kjörgaslögmálið (e. ideal gas law) þar sem það á í raun einungis við um kjörgas (e. ideal gas), það er að segja lofttegund þar sem engin víxlverkun er milli frumeinda eða sameinda og samanlagt rúmmál þeirra er hverfandi miðað við ílátið sem þær eru í. Lögmálið er þar af leiðandi einungis nálgun á hegðun lofttegunda, því í raunverulegum lofttegundum ríkja kraftar milli einda sem ekki er tekið tillit til í lögmálinu og stærð eindanna er einnig endanleg. Við lágan þrýsting lýsir lögmálið nokkuð vel flestum lofttegundum en til að hægt sé að reikna út hegðun lofttegunda nákvæmlega við hærri þrýsting þarf að notast við betrumbætt lögmál sem inniheldur fleiri breytur (e. parameters), eins og til dæmis jafna van der Waals.

Lögmál Avogadros kom kannski ekki eins og þruma úr heiðskíru lofti því margir vísindamenn höfðu lagt lóð á vogarskálarnar í áranna rás með tilraunum sínum á lofttegundum, til dæmis Boyle og Gay-Lussac. Vísindasamfélagið samþykkti þó ekki lögmál Avogadros fyrr en árið 1858, tveimur árum eftir dauða hans.

Tilgátur Avogadros í greininni frá 1811 fjalla einnig um það hvernig reikna má út eðlismassa lofttegunda og mólmassa. Þannig er eðlismassi lofttegundar við ákveðið hitastig og þrýsting einungis háður massa sameindanna. Út frá þessu reiknaðist Avogadro að eðlismassi súrefnis væri 15 sinnum meiri en eðlismassi vetnis, með öðrum orðum að mólmassi súrefnis væri 15 sinnum meiri en vetnis; þetta er nokkuð nærri réttu gildi sem er nálægt 16.

Í greininni kemur Avogadro einnig inn á hvernig hægt sé að áætla hlutföll gashvarfefna og samsetningu gasmyndefna. Með framangreindum hugmyndum tókst Avogadro að ákvarða samsetningu vatns (H₂O), ammoníaks (NH₃), vetnisklóríðs (HCl; öðru nafni saltsýru) og nokkurra köfnunarefnis-, kolefnis- og brennisteinsoxíða.

Tala Avogadros kemur óbeint fyrir í lögmálinu hér á undan. Út frá lögmálinu sést að \[nR = Nk\] sem þýðir að \[\frac{R}{k}=\frac{N}{n}\] en það er einmitt hlutfallið milli N og n sem kallast tala Avogadros (N_A): \[\frac{N}{n} =N_{A}\] Hún táknar sem sagt fjölda einda (frumeinda eða sameinda) í einu móli af tilteknu efni. Samkvæmt þekkingu nútímans er þessi tala 6,02214129×10²³ mol^-1.

Hér fyrir neðan er að finna lista yfir heiti á helstu ritum Avogadros:

• Greinin um lögmál Avogadros frá júlí 1811 í franska tímaritinu Journal de Physique, de Chemie et d'Histoire naturelle „Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molecules élémentaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons.“ („Essay on Determining the Relative Masses of the Elementary Molecules of Bodies and the Proportions by Which They Enter These Combinations”).
• Grein um eðlismassa lofttegunda frá 1814 eða 1815: „Mémoire sur les masses relatives des molécules des corps simples, ou densités présumées de leur gaz, et sur la constitution de quelques-uns de leur composés, pour servir de suite à l'Essai sur le même sujet, publié dans le Journal de Physique, juillet 1811“ („Note on the Relative Masses of Elementary Molecules, or Suggested Densities of Their Gases, and on the Constituents of Some of Their Compounds, As a Follow-up to the Essay on the Same Subject, Published in the Journal of Physics, July 1811”).
• Árið 1821 birtust tvær greinar eftir Avogadro: „Nouvelles considérations sur la théorie des proportions déterminées dans les combinaisons, et sur la détermination des masses des molécules des corps“ („New Considerations on the Theory of Proportions Determined in Combinations, and on Determination of the Masses of Atoms”) og „Mémoire sur la manière de ramener les composès organiques aux lois ordinaires des proportions déterminées“ („Note on the Manner of Finding the Organic Composition by the Ordinary Laws of Determined Proportions”).
• Fjögurra binda verk birt árið 1841: Fisica dei corpi ponderabili, ossia Trattato della costituzione materiale de' corpi.

Heimildir:

• About.com - Avogadro. Skoðað 13.11.11
• Kjörgaslögmálið. Skoðað 13.11.11
• van der Waals-jafnan. Skoðað 13.11.11
• Tala Avogadros. Skoðað 13.11.11
• Chemistryexplained.com - Avogadro. Skoðað 13.11.11
• Bulldog.u-net.com - Avogadro. Skoðað 13.11.11
• Wikipedia.com - Avogadro. Skoðað 13.11.11

...