測阿伏加德羅常數的方法?

測阿伏加德羅常數的方法?怎麼取名都有人2022-11-25 23:22:56

1、電量分析

最早能準確地測量出阿伏伽德羅常量的方法,是基於電量分析(又稱庫侖法)理論。原理是測量法拉第常數F,即一摩爾電子所帶的電荷,然後將它除以基本電荷e,可得阿伏伽德羅常量NA=F/e。

2、電子質量測量

科學技術資料委員會(CODATA)負責發表國際用的物理常數數值。它在計量阿伏伽德羅常量時,用到電子的摩爾質量Ar(e)Mu,與電子質量me間的比值:

電子的相對原子質量Ar(e),是一種可直接測量的量,而摩爾質量常數Mu,在國際單位制中其大小是有定義的,不用測量。然而,要得出電子的靜止質量,必須透過計算,其中要使用其他需要測量的常數:

3、晶體密度法

運用X射線晶體學,是一種能得出阿伏伽德羅常量的現代方法。現今的商業裝置可以生產出單晶矽,產物有著極高的純度,及極少晶格缺陷。這種方法把阿伏伽德羅常量定為一個比值,摩爾體積Vm與原子體積Vatom間的比值:

其中,而n則為每一體積為體積Vcell的晶胞內所含的原子數。

矽的晶胞有著由8個原子組成立方式充填排列,因此晶胞單元的體積,可由測量一個晶胞引數得出,而這個引數a就是立方的邊長。

實際上,所測量的距離叫d220(Si),即密勒指數{220}所述的各平面間的距離,相等於

2010年CODATA的d220(Si)數值為192。015 571 4(32)pm,相對不確定度為1。6×10⁻⁸,對應的晶胞體積為1。601 933 29(7 7)×10⁻²⁸m。

有必要測量樣本的同位素成份比例,並在計算時考慮在內。矽共有三種穩定的同位素(28Si,29Si,,30Si),它們在自然界的比例差異,比其他測量常數的不確定度還要大。

由於三種核素的相對原子質量有著確高的準確度,所以晶體樣本的原子重量Ar會經由計算得出。經由Ar與測量出的樣本密度ρ,可得求阿伏伽德羅常量所需的摩爾體積:

其中Mu為摩爾質量常數。根據2014年CODATA的數值,矽的摩爾體積為12。058 832 14(61),相對標準不確定度為5。1×10-8。

根據2010年CODATA的推薦值,透過X射線晶體密度法所得出的阿伏伽德羅常量,其相對不確定度為8。1×10⁻⁸,比電子質量法高,約為其一倍半。