阿伏加德罗常数

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阿莫迪欧·阿伏伽德罗

在物理学和化学中,阿伏伽德罗常数(符号:)的定义是一个比值,是一个样本中所含的基本单元数(一般为原子或分子)N与它所含的物质量n(单位为摩尔)间的比值,公式为。因此,它是联系一种粒子的摩尔质量(即一摩尔时的质量),及其质量间的比例常数。阿伏伽德罗常数用于代表一摩尔物质所含的基本单元(如分子或原子)之数量,而它的数值为:

在一般计算时,常取6.02×1023或6.022×1023为近似值

较早的定义中所订的另一个数值为阿伏伽德罗数,历史上这个词与阿伏伽德罗常量有着密切的关系。当国际单位制(SI)修订了基本单位后,所有化学数量的概念都必需被重定义。阿伏伽德罗数的新定义由让·佩兰所下,定为一克原子氢所含的分子数。跟它一样的是,12克同位素碳-12所含的原子数量。因此,阿伏伽德罗数是一个无量纲的数量,与用基本单位表示的阿伏伽德罗常量数值一致。科学家还在不断精确化阿伏伽德罗常数,最新的研究论文发现其数值为6.022140857(74)×1023,括号中的数字表示最后两位估值数字的不确定性。

阿伏伽德罗常数因阿莫迪欧·阿伏伽德罗得名,他是一名19世纪早期的意大利化学家,在1811年他率先提出,气体的体积(在某温度与压力下)与所含的分子或原子数量成正比,与该气体的性质无关。法国物理学家让·佩兰于1909年提出,把常数命名为阿伏伽德罗常量来纪念他。佩兰于1926年获颁诺贝尔物理学奖,他研究一大课题就是各种量度阿伏伽德罗常量的方法。

阿伏伽德罗常量的值,最早由奥地利化学及物理学家约翰·约瑟夫·洛施米特(Johann Josef Loschmidt)于1865年所得,他透过计算某固定体积气体内所含的分子数,成功估计出空气中分子的平均直径。前者的数值,即理想气体的数量密度,叫“洛施米特常数”,就是以他命名的,这个常数大约与阿伏伽德罗常量成正比。由于阿伏伽德罗常量有时会用L表示,所以不要与洛施米特(Loschmidt)的L混淆,而在德语文献中可能时会把它们都叫作“洛施米特常数”,只能用计量单位来分辨提及的到底是哪一个。

要准确地量度出阿伏伽德罗常量的值,需要在宏观和微观尺度下,用同一个单位,去量度同一个物理量。这样做在早年并不可行,直到1910年,罗伯特·密立根成功量度到一个电子的电荷,才能够借助单个电子的电荷来做到微观量度。一摩尔电子的电荷是一个常数,叫法拉第常数,在麦可·法拉第于1834年发表的电解研究中有提及过。把一摩尔电子的电荷,除以单个电子的电荷,可得阿伏伽德罗常量。


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