Bilangan Avogadro

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
(Dialihkan dari Konstanta Avogadro)
Lompat ke: navigasi, cari

Bilangan Avogadro (lambang: L, atau NA), juga dinamakan sebagai tetapan Avogadro atau konstanta Avogadro, adalah banyaknya "entitas" (biasanya atom atau molekul) dalam satu mol[1][2] , yang merupakan jumlah atom karbon-12 dalam 12 gram (0,012 kilogram) karbon-12 dalam keadaan dasarnya. Perkiraan terbaik terakhir untuk angka ini adalah:[3]

N_A = (6.022 \, 141 \, 79\pm 0.000 \, 000 \, 30)\,\times\,10^{23} \mbox{ mol}^{-1} \,

Nilai ini kebetulan sangat dekat (hanya berbeda 0.37% lebih kecil) dengan 279 mol−1, sehingga angka ini berguna sebagai perkiraan pada fisika nuklir pada waktu menghitung laju pertumbuhan reaksi berantai.

Nilai NA[4] dalam berbagai satuan
6,02214129(27)×1023 mol−1
2,73159734(12)×1026 (lb-mol)−1
1,707248434(77)×1025 (oz-mol)−1

Sejarah[sunting | sunting sumber]

Konstanta Avogadro dinamakan menurut seorang ilmuwan Italia dari awal abad ke-19, Amedeo Avogadro, yang pada tahun 1811 pertama kalinya mengemukakan bahwa volume suatu gas (pada tekanan dan suhu tertentu) berbanding lurus dengan jumlah atom atau molekul tanpa tergantung dari jenis gas.[5] Fisikawan Perancis, Jean Perrin, pada tahun 1909 mengusulkan penamaan konstanta ini untuk menghormati Avogadro.[6] Perrin mendapat penghargaan Nobel Prize in Physics tahun 1926, terutama karena karyanya dalam menentukan bilangan Avogadro dengan beberapa metoda.[7]

Nilai bilangan Avogadro ini pertama kali diperkirakan oleh Johann Josef Loschmidt, yang pada 1865 menghitung diameter rata-rata molekul di udara dengan metoda yang sama dengan menghitung jumlah partikel di dalam volume gas tertentu dalam keadaan standar.[8] Nilai ini, densitas jumlah n_0 partikel dalam suatu gas ideal, sekarang disebut Tetapan atau Konstanta Loschmidt untuk menghormatinya, dan terkait dengan bilangan Avogadro, NA, melalui persamaan:

n_0 = \frac{p_0N_{\rm A}}{RT_0}

di mana p0 adalah tekanan, R adalah konstanta gas dan T0 adalah suhu mutlak. Hubungan dengan Loschmidt adalah akar dari lambang L yang kadang digunakan untuk bilangan Avogadro constant, dan kepustakaan bahasa Jerman dapat merujuk kedua konstanta ini dengan nama yang sama, dibedakan hanya dari satuan ukurannya.[9]

Peranan umum dalam sains[sunting | sunting sumber]

Bilangan Avogadro merupakan faktor skala antara pengamatan makroskopik dan mikroskopik (skala atom) dari alam, yaitu mengkaitkan sejumlah konstanta fisika dengan sifat-sifat. Misalnya, konstanta ini memberikan hubungan antara konstanta gas R dan konstanta Boltzmann kB,

R = k_{\rm B} N_{\rm A} = 8.314\,472(15)\ {\rm J\,mol^{-1}\,K^{-1}}\,

dan konstanta Faraday F dan muatan elementer e,

F = N_{\rm A} e = 96\,485.3383(83)\ {\rm C\,mol^{-1}}. \,

Bilangan Avogadro juga masuk ke dalam definisi satuan massa atom bersatu, u,

1\ {\rm u} = \frac{M_{\rm u}}{N_{\rm A}}  = 1.660 \, 538\, 921(73)\times 10^{-24}\ {\rm g}

di mana Mu merupakan konstanta massa molar.

Pengukuran[sunting | sunting sumber]

Coulometry[sunting | sunting sumber]

Metoda akurat paling awal untuk mengukur bilangan Avogadro didasarkan pada metoda coulometry. Prinsipnya adalah pengukuran konstanta Faraday, F, yaitu muatan listrik yang dibawa oleh satu mol elektron, dan dibagi dengan muatan elementer, e, untuk mendapatkan bilangan Avogadro.

N_{\rm A} = \frac{F}{e}

Eksperimen yang klasik dilakukan oleh Bower dan Davis pada NIST,[10] dan berpatokan pada pelarutan logam perak dari anoda suatu sel elektrolisis, ketika dilewati oleh suatu aliran listrik konstan I selama waktu t yang diketahui. Jika m adalah massa perak yang hilang dari anode dan Ar adalah berat atom perak, maka konstanta Faraday dapat dihitung melalui:

F = \frac{A_{\rm r}M_{\rm u}It}{m}.

Ilmuwan-ilmuwan NIST merancang suatu metoda untuk mengkompensasi perak yang hilang dari anode karena sebab mekanik, dan menjalankan sebuah analisis isotop perak yang digunakan untuk menentukan berat atomnya. Nilai yang mereka dapatkan untuk konstanta Faraday konvensional adalah F90 = 96.485,39(13) C/mol, yang bersesuaian dengan nilai bilangan Avogadro 6,0221449(78)×1023 mol−1: kedua nilai ini mempunyai ketidakpastian standar relatif sebesar 1,3×10−6.

Pengukuran massa elektron[sunting | sunting sumber]

Committee on Data for Science and Technology (CODATA) menerbitkan nilai-nilai konstanta fisika untuk penggunaan internasional. Bilangan Avogadro ditentukan[11] dari rasio massa molar suatu elektron Ar(e)Mu dengan massa diam elektron me:

N_{\rm A} = \frac{A_{\rm r}({\rm e})M_{\rm u}}{m_{\rm e}}.

Massa atom relatif dari elektron, Ar(e), merupakan kuantitas yang langsung terukur, dan konstanta massa molar, Mu, merupkana konstanta yang didefinisikan dalam SI. Namun, massa diam elektron dihitung dari konstanta-kontanta lain yang terukur:[11]

m_{\rm e} = \frac{2R_{\infty}h}{c\alpha^2}.

Sebagaimana dapat dilihat pada tabel nilai-nila CODATA 2006 di bawah ini,[12] faktor pembatas utama dalam ketepatan bilangan Avogadro adalah ketidakpastian dari nilai Konstanta Planck, karena konstanta lain yang terlibat semuanya diketahui lebih tepat nilainya.

Konstanta Simbol Nilai CODATA 2006 Ketidakpastian standar relatif Koefisien korelasi
dengan NA
Massa atom relatif suatu elektron Ar(e) 5.485 799 0943(23)×10–4 4.2×10–10 0.0082
Konstanta massa molar Mu 0.001 kg/mol = 1 g/mol defined
Konstanta Rydberg R 10 973 731.568 527(73) m−1 6.6×10–12 0.0000
Konstanta Planck h 6.626 068 96(33)×10–34 J s 5.0×10–8 −0.9996
Kecepatan cahaya c 299 792 458 m/s di
Konstanta struktur halus α 7.297 352 5376(50)×10–3 6.8×10–10 0.0269
Bilangan Avogadro NA 6.022 141 79(30)×1023 mol−1 5.0×10–8 1

Lihat pula[sunting | sunting sumber]

Referensi[sunting | sunting sumber]

  1. ^ International Union of Pure and Applied Chemistry Commission on Physiochemical Symbols Terminology and Units (1993). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (2nd Edition). Oxford: Blackwell Scientific Publications. ISBN 0-632-03583-8. Diakses 2006-12-28.  International Union of Pure and Applied Chemistry Commission on Quantities and Units in Clinical Chemistry; International Federation of Clinical Chemistry Committee on Quantities and Units (1996). "Glossary of Terms in Quantities and Units in Clinical Chemistry (IUPAC-IFCC Recommendations 1996)". Pure Appl. Chem. 68: 957–1000. Diakses 2006-12-28.  Unknown parameter |coauthors= ignored (help)
  2. ^ International Union of Pure and Applied Chemistry Commission on Atomic Weights and Isotopic Abundances (1992). "Atomic Weight: The Name, Its History, Definition and Units". Pure Appl. Chem. 64: 1535–43. Diakses 2006-12-28. 
  3. ^ CODATA (2006).
  4. ^ konstanta Avogadro. Nilai yang direkomendasi oleh 2010 CODATA. NIST
  5. ^ Avogadro, Amedeo (1811). "Essai d'une maniere de determiner les masses relatives des molecules elementaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons". Journal de Physique 73: 58–76.  English translation.
  6. ^ Perrin, Jean (1909). "Mouvement brownien et réalité moléculaire". Annales de Chimie et de Physique. 8e Série 18: 1–114.  Extract in English, translation by Frederick Soddy.
  7. ^ Oseen, C.W. (December 10, 1926). Presentation Speech for the 1926 Nobel Prize in Physics.
  8. ^ Loschmidt, J. (1865). "Zur Grösse der Luftmoleküle". Sitzungsberichte der kaiserlichen Akademie der Wissenschaften Wien 52 (2): 395–413.  English translation.
  9. ^ Virgo, S.E. (1933). "Loschmidt's Number". Science Progress 27: 634–49. 
  10. ^ Kisah ini didasarkan pada tinjauan dalam Templat:CODATA1998
  11. ^ a b Mohr, Peter J.; Taylor, Barry N. (2005). "CODATA recommended values of the fundamental physical constants: 2002". Rev. Mod. Phys. 77 (1): 1–107. Bibcode:2005RvMP...77....1M. doi:10.1103/RevModPhys.77.1. 
  12. ^ Templat:CODATA2006

Pranala luar[sunting | sunting sumber]