içinde

Avogadro Sayısı Nedir? Kullanımı Hakkında Her Şey

Bir ipucu verelim: 867-5309 değil. Bu, 1980’lerin ünlü şarkısında bahsedilen Jenny’nin telefon numarası. Ayrıca bu rakamları halk tuvaletlerinin duvarlarına keçeli kalemle alelacele yazılmış şekilde de göremezsiniz. Avogadro sayısını sıradan bir kimya kitabının sayfalarında bulabilirsiniz: 6.0221415 × 102323. Açık şekilde yazılışı ise şöyledir: 602,214,150,000,000,000,000,000. Okumaya zamanınız yok mu? Kısaca “mol” diyin.

Tıpkı düzinenin 12 adet şeyden oluşması gibi, bir mol de Avogadro sayısı kadar şeyden oluşmaktadır. Kimyada bu “şeylere” atom veya molekül denir. Teoride, bir mol beysbol topunuz veya herhangi bir şeyiniz olabilir. Ancak bir mol beysbol topunun Dünya’yı birkaç yüz mil yüksekliğe kadar kaplayacağını göz önüne alırsanız, bir molekülden daha büyük herhangi bir şeyin molü için pek de iyi bir kullanım bulamazsınız. Peki eğer mol yalnızca kimyada kullanılıyorsa, Amedeo Avogadro ve kimyanın yolları nasıl kesişti?

Avogadro sayısı

1776 yılında İtalya’da doğan Avogadro kimyanın gelişiminde önemli bir dönemde büyüdü. John Dalton ve Joseph Louis Gay-Lussac gibi kimyacılar atom ve moleküllerin temel özelliklerini anlamaya başlamışlardı. Bu son derece küçük parçaların nasıl davrandıklarını sıkça tartışıyorlardı. Özellikle Gay-Lussac’ın toplam hacim yasası Avogadro’nun ilgisini çekmiştir. Bu yasaya göre; iki gaz, üçüncü bir gaz oluşturmak için birbiriyle tepkimeye girdiğinde, tepkimeye giren maddeler arasındaki oran ve ürünün hacmi her zaman basit tam sayılara eşittir. Örneğin: iki su buharı oluşturmak için (sıcaklık yeterliyse), iki hidrojen gazı bir oksijen gazıyla birleşir ve geriye hiçbir şey bırakmaz, veya:

2H2 + O2 –> 2H2O

Avogadro, bu yasanın çıkarımlarıyla uğraşırken, doğru olabilmesi için eşit hacimdeki herhangi iki gazın aynı sıcaklık ve basınçta eşit sayıda parçacığa sahip olması gerektiğini anladı (Avogadro yasası). Ve bu yasanın, az önce bahsettiğimiz örnek de dahil olmak üzere, her örnek için doğru olabilmesi, ancak atomlar ve moleküller arasında bir fark olmasıyla ve oksijen gibi bazı elementlerin aslında molekül olarak var olmasıyla mümkün olabilirdi. (Oksijenin durumunda yalnızca O yerine O2).

Kuşkusuz, Avogadro teorisini anlatırken dağarcığında “molekül” gibi kelimeler yoktu

Fikirlerine John Dalton da dahil olmak üzere birçok kişi tarafından karşı konuldu. Avogadro’nun fikirlerine hak ettiği değeri gösteren kişi Stanislao Cannizzaro isimli bir diğer kimyacıydı. Bu fikirler ilgi gördüğünde ise, Avogadro çoktan vefat etmişti. Peki Avogadro sayısı bunun neresinde yer alıyor? Avogadro yasası kimyanın gelişmesinde çok önemli olduğu için kimyacı Jean Baptiste Perrin, Avogadro’nun şerefine sayıya adını vermiştir. Kimyacıların Avogadro sayısına nasıl karar verdiklerini ve günümüzde dahi neden kimyanın önemli bir parçası olduğunu öğrenmek için okumaya devam edin.

Avogadro Sayısı’nın Kullanımı

Avogadro sayısı

Kimyacılar görünürde rastgele olan bir sayıya, Avogadro sayısına, nasıl karar verdiler? Bunu anlamak için, öncelikle atomik hacim birimini (amu) ele almamız gerekir. Atomik kütle birimi, bir karbon-12 (en yaygın karbon izotopu) atomunun kütlesinin 1/12 olması olarak tanımlanmaktadır. Açıklaması da şöyle: Karbon-12’nin 6 protonu, 6 elektronu ve 6 nötronu vardır. Elektronların kütleleri çok küçük olduğundan, bir karbon-12 atom kütlesinin 1/12’si yalnızca bir protonun veya nötronun kütlesine çok yakındır. Elementlerin atom ağırlıkları da atom kütle birimleriyle açıklanır. Örneğin, hidrojenin ortalama atom ağırlığı 1.00794 amu’dur.

Maalesef, kimyacıların atom kütle birimlerini ölçen bir tartıları bulunmamakta ve bir tepkimeyi gerçekleştirmek için bir atomu veya molekülü tartma gibi bir yetenekleri yoktur. Farklı atomların ağırlıkları da farklı olduğu için, kimyacıların atom ve moleküllerin görünmeyen dünyası ile tartılarla dolu kimya laboratuvarlarının uygulama dünyası arasındaki boşluğu doldurmak amacıyla bir yöntem bulmaları lazımdı. Bunu yapmak için, atom kütle birimleri ve gram arasında bir bağlantı kurdular:

1 amu = 1/6.0221415 x 1023

Bu bağlantı, Avogadro sayısı kadar veya bir mol karbon-12 atomuna sahip olsaydık; bu karbon-12 örneğinin tam olarak 12 gram ağırlığında olacağı anlamına geliyor. Kimyacılar bu bağlantıyı ölçülebilir gram birimi ile görünmeyen mol, atom veya molekül birimi arasında kolayca dönüştürme yapmak için kullanıyorlar.

Amedeo Avogadro
Amedeo Avogadro

Avogadro sayısının ne işe yaradığını öğrendiğimize göre;

Son bir soruyu incelmemiz gerekiyor. Kimyacılar ilk başta, bir molün içinde kaç atom olduğuna nasıl karar verdiler? İlk kaba tahmin elektronun yükünü ölçen fizikçi Robert Milikan’dan geldi. Faraday denen molün elektron yükü, Milikan bulduğunda zaten biliniyordu.

Bir Faraday’ı elektron yüküne böldüğümüzde, bize Avogadro sayısını verir. Bilim insanları zamanla Avogadro sayısını bulmanın yeni ve daha doğru yöntemlerini keşfettiler. En yenisi ise 1 kilogramlık bir silikon küresinin geometrisini incelemek için X ışınlarını kullanmak. Bu verilerden içerdiği atomların sayısını hesaplamak gibi gelişmiş teknikleri kullanmaktır. Kilogram, bütün kütle birim değerlerinin temeli olsa da; bazı bilim insanları, şu anda bir metrenin uzunluğunu tam tersi yerine ışık hızına göre tanımladığımız gibi, kilogram yerine Avogadro sayısını kullanmaya başlamak istiyorlar.

Çeviren: Gamze Bıçakcı


Bunlar da ilginizi çekebilir

Gezegen Dokuz Yerine Başka Bir Şey Dış Güneş Sisteminde Saklanıyor Olabilir

Galaksimizin Yıldızlararası Alanında Yeni Bir Organik Molekül Tespit Edildi

İzlanda Buz Mağaralarının İnanılmaz Görüntüleri