Physikalische Konstante | |
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Name | Avogadro-Konstante |
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Wert | |
SI | ![]() |
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Bezug zu anderen Konstanten | |
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Quellen und Anmerkungen | |
Quelle SI-Wert: CODATA 2010 (NIST) |
Die Avogadro-Konstante
ist eine nach Amedeo Avogadro benannte physikalische Konstante, die als Teilchenzahl
pro Stoffmenge
definiert ist:
Sie gibt an, wie viele Teilchen (etwa Atome eines Elements oder Moleküle einer chemischen Verbindung) in einem Mol des jeweiligen Stoffes enthalten sind. Der aktuell empfohlene Wert beträgt
also gut 602 Trilliarden Teilchen pro Mol.
Entsprechend der Definition der atomaren Masseneinheit
beträgt die Masse
von 6,02214129 (27) ⋅ 1023 C-12-Atomen im Grundzustand exakt
12 g. Die molaren
Massenaller anderen Stoffe werden auf C-12 bezogen.
Die Avogadro-Konstante hat eine große historische Bedeutung für den Nachweis, dass die Materie aus Atomen besteht. Viele Wissenschaftler betrachteten Anfang des 19. Jahrhunderts Atome als hypothetische Teilchen, deren Existenz unbewiesen sei. Die Gewissheit ihrer Existenz stammt auch aus der Bestimmung der Avogadro-Zahl mit Hilfe verschiedener Methoden, die alle einen übereinstimmenden Wert geliefert haben.
Der italienische Physiker Amedeo Avogadro erkannte bereits 1811, dass gleiche Volumina verschiedener idealer Gase die gleiche Zahl Moleküle enthalten (Avogadrosches Gesetz). Mit diesem Gesetz konnte er Messungen erklären, die zeigten, dass sich bei chemischen Reaktionen gasförmiger Stoffe das Volumenverhältnis der beteiligten Stoffe durch einfache ganze Zahlen ausdrücken lässt, formuliert als Dalton’sches >Gesetz der multiplen Proportionen.
Erstmals gelang es 1865 dem österreichischen Physiker und Chemiker Josef Loschmidt, die Größe von Molekülen größenordnungsmäßig zu bestimmen. Ludwig Boltzmann benannte die von Loschmidts Ergebnissen abgeleitete Zahl der Moleküle in einem Kubikzentimeter Luft Loschmidtsche Zahl. Die Teilchenzahl pro Volumeneinheit unter Normbedingungen wird Loschmidt-Konstante NL genannt. Der Begriff Loschmidt-Zahl wird jedoch fälschlicherweise v.a. in älterer deutschsprachiger Literatur auch synonym zu Avogadro-Zahl verwendet.
Erst 1909, also nach dem Tod von Loschmidt und Avogadro, schlug der
französische Chemiker Jean-Baptiste Perrin vor, die Zahl der Teilchen in einem Mol
als Avogadro-Zahl zu bezeichnen. Zwischen der Avogadro-Zahl im SI-System
und der Avogadro-Konstante
gilt der Zusammenhang:
Die Avogadro-Konstante NA dient zur Umrechnung zwischen Größenangaben, die sich auf Einzelteilchen beziehen, und solchen, die sich auf in Mol gemessene Stoffmengen beziehen.
Zur Bestimmung der Avogadro-Konstanten gibt es etwa 60 unabhängige Methoden. Man kann sie u.a. aus der Oberflächenspannung verdünnter Lösungen bestimmen, wie z.B. beim Ölfleckversuch, durch den radioaktiven Zerfall oder aber auch aus der Größe von Elementarwürfeln eines Kristalls.
Ein Präzisionsverfahren zur Bestimmung der Avogadro-Konstante ist die XRCD-Methode (X-Ray Crystal Density). Sie nutzt Röntgenbeugungsversuche an Einkristallen, um die Größe der Elementarzelle und die Zahl der darin enthaltenen Atome direkt bestimmen zu können. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt bewertet die bisherigen Ergebnisse dieser Versuche als vielversprechend und rechnet mit einer baldigen Neudefinition des Kilogramms und des Mols.