प्रायोगिक तौर पर एवोगैड्रो की संख्या की गणना कैसे करें

Avogadro की संख्या गणितीय रूप से व्युत्पन्न इकाई नहीं है। एक सामग्री के एक तिल में कणों की संख्या प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित की जाती है। यह विधि निर्धारण करने के लिए इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री का उपयोग करती है। आप के कामकाज की समीक्षा करना चाह सकते हैं विद्युत कोशिकाओं इस प्रयोग को करने से पहले।

इसका उद्देश्य अवोगाद्रो की संख्या का एक प्रायोगिक माप करना है।

एक तिल को किसी पदार्थ के ग्राम सूत्र द्रव्यमान या ग्राम में एक तत्व के परमाणु द्रव्यमान के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। इस प्रयोग में, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रॉन प्रवाह (एम्परेज या करंट) और समय को मापा जाता है। एवोगैड्रो की संख्या की गणना करने के लिए एक भारित नमूने में परमाणुओं की संख्या इलेक्ट्रॉन प्रवाह से संबंधित है।

इस इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में, दोनों इलेक्ट्रोड कॉपर होते हैं और इलेक्ट्रोलाइट 0.5 M H होता है₂इसलिए₄. इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कॉपर इलेक्ट्रोड (एनोड) पॉवर सप्लाई के पॉज़िटिव पिन से जुड़ा हुआ द्रव्यमान खो देता है क्योंकि तांबे के परमाणु तांबे के आयन में परिवर्तित हो जाते हैं। धातु इलेक्ट्रोड की सतह के ढेर के रूप में द्रव्यमान का नुकसान दिखाई दे सकता है। इसके अलावा, तांबे के आयन पानी के घोल में गुजरते हैं और इसे नीले रंग में रंग देते हैं। अन्य इलेक्ट्रोड पर (

• एक प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत (बैटरी या बिजली की आपूर्ति)
• कोशिकाओं को जोड़ने के लिए अछूता तारों और संभवतः मगरमच्छ क्लिप
• 2 इलेक्ट्रोड (जैसे, तांबा, निकल, जस्ता या लोहे की स्ट्रिप्स)
• 0.5 एम एच के 250 मिलीलीटर बीकर₂इसलिए₄ (सल्फ्यूरिक एसिड)
• पानी
• शराब (जैसे, मेथनॉल या आइसोप्रोपिल अल्कोहल)
• 6 M HNO का एक छोटा सा बीकर₃ (नाइट्रिक एसिड)
• अम्मिटर या मल्टीमीटर
• स्टॉपवॉच देखनी
• एक विश्लेषणात्मक संतुलन जो निकटतम 0.0001 ग्राम को मापने में सक्षम है

दो तांबे इलेक्ट्रोड प्राप्त करें। इलेक्ट्रोड को 6 M HNO में विसर्जित करके एनोड के रूप में उपयोग करने के लिए साफ करें₃ 2-3 सेकंड के लिए एक धूआं हुड में। इलेक्ट्रोड को तुरंत हटा दें या एसिड इसे नष्ट कर देगा। अपनी उंगलियों से इलेक्ट्रोड को न छुएं। साफ नल के पानी से इलेक्ट्रोड को कुल्ला। अगला, इलेक्ट्रोड को शराब के बीकर में डुबाना। इलेक्ट्रोड को एक कागज तौलिया पर रखें। जब इलेक्ट्रोड सूख जाता है, तो इसे एक विश्लेषणात्मक संतुलन पर निकटतम 0.0001 ग्राम तक तौलना चाहिए।

इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के इस आरेख की तरह ही उपकरण सतही दिखता है के सिवाय आप एक समाधान में एक साथ इलेक्ट्रोड होने के बजाय एक एमीटर द्वारा जुड़े दो बीकर का उपयोग कर रहे हैं। 0.5 एम एच के साथ बीकर लें₂इसलिए₄ (संक्षारक!) और प्रत्येक बीकर में एक इलेक्ट्रोड रखें। किसी भी कनेक्शन को बनाने से पहले सुनिश्चित करें कि बिजली की आपूर्ति बंद है और अनप्लग (या बैटरी को अंतिम रूप से कनेक्ट करें)। विद्युत आपूर्ति इलेक्ट्रोड के साथ श्रृंखला में एमीटर से जुड़ी हुई है। बिजली की आपूर्ति का सकारात्मक ध्रुव एनोड से जुड़ा हुआ है। एमीटर का नकारात्मक पिन एनोड से जुड़ा होता है (या घोल में पिन को रखें यदि आप ताँबे को खंगालने वाले मगरमच्छ क्लिप से द्रव्यमान में परिवर्तन के बारे में चिंतित हैं)। कैथोड एम्मीटर के पॉजिटिव पिन से जुड़ा होता है। अंत में, इलेक्ट्रोलाइटिक सेल का कैथोड बैटरी या बिजली की आपूर्ति के नकारात्मक पद से जुड़ा होता है। याद रखें, एनोड का द्रव्यमान बदलना शुरू हो जाएगा जैसे ही आप बिजली चालू करते हैं, तो आपकी स्टॉपवॉच तैयार है!

आपको सटीक वर्तमान और समय माप की आवश्यकता है। एम्परेज को एक मिनट (60 सेकंड) के अंतराल पर दर्ज किया जाना चाहिए। विदित हो कि इलेक्ट्रोलाइट विलयन, तापमान और इलेक्ट्रोड की स्थिति में परिवर्तन के कारण प्रयोग के दौरान एम्परेज भिन्न हो सकते हैं। गणना में प्रयुक्त एम्परेज सभी रीडिंग का औसत होना चाहिए। करंट को कम से कम 1020 सेकंड (17.00 मिनट) तक प्रवाह करने दें। समय को दूसरे के निकटतम दूसरे या अंश तक मापें। 1020 सेकंड (या उससे अधिक) के बाद बिजली की आपूर्ति को अंतिम एम्परेज मान और समय रिकॉर्ड करें।

अब आप सेल से एनोड को पुनः प्राप्त करते हैं, इसे पहले की तरह सुखाकर शराब में डुबोते हैं और इसे एक पेपर टॉवल पर सूखने देते हैं, और इसे तौलते हैं। यदि आप एनोड पोंछते हैं तो आप सतह से तांबा निकाल देंगे और अपने काम को अमान्य कर देंगे!

यदि आप कर सकते हैं, तो उसी इलेक्ट्रोड का उपयोग करके प्रयोग को दोहराएं।

निम्नलिखित माप किए गए थे:

एनोड मास खो गया: 0.3554 ग्राम (छ)
वर्तमान (औसत): 0.601 एम्पीयर (amp)
इलेक्ट्रोलिसिस का समय: 1802 सेकंड

याद है:
एक एम्पीयर = 1 युग्मन / दूसरा या एक एम्पी। = १ कूलम्ब
एक इलेक्ट्रॉन का आवेश 1.602 x 10-19 कूपलॉम्ब होता है

1. सर्किट के माध्यम से पारित कुल चार्ज का पता लगाएं।
   (0.601 amp) (1 कूप / 1 amp-s) (1802 s) = 1083 कूप
2. इलेक्ट्रोलिसिस में इलेक्ट्रॉनों की संख्या की गणना करें।
   (1083 कूप) (1 इलेक्ट्रॉन / 1.6022 x 1019coul) = 6.759 x 1021 इलेक्ट्रॉन
3. एनोड से खो गए तांबे के परमाणुओं की संख्या निर्धारित करें।
   इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया दो आयन प्रति कॉपर आयन का गठन करती है। इस प्रकार, गठित तांबे (II) आयनों की संख्या इलेक्ट्रॉनों की आधी संख्या है।
   Cu2 + आयनों की संख्या = Cu इलेक्ट्रॉनों की संख्या को मापा जाता है
   Cu2 + आयनों की संख्या = (6.752 x 1021 इलेक्ट्रॉनों) (1 Cu2 + / 2 इलेक्ट्रॉनों)
   Cu2 + आयनों की संख्या = 3.380 x 1021 Cu2 + आयन
4. ऊपर दिए गए तांबे के आयनों की संख्या से तांबे के प्रति ग्राम तांबे के आयनों की संख्या और उत्पादित तांबे के आयनों के द्रव्यमान की गणना करें।
   उत्पादित तांबे आयनों का द्रव्यमान एनोड के बड़े पैमाने पर नुकसान के बराबर है। (इलेक्ट्रॉनों का द्रव्यमान नगण्य के रूप में इतना छोटा है, इसलिए तांबा (II) आयनों का द्रव्यमान तांबे के परमाणुओं के द्रव्यमान के समान है।)
   इलेक्ट्रोड के बड़े पैमाने पर नुकसान = Cu2 + आयनों का द्रव्यमान = 0.3554 ग्राम
   3.380 x 1021 Cu2 + आयन / 0.3544g = 9.510 x 1021 Cu2 + आयन / g = 9.510 x 1021 Cu परमाणु / g
5. तांबे के एक मोल में तांबे के परमाणुओं की संख्या की गणना करें, 63.546 ग्राम।Cu परमाणु / Cu का तिल = (९ .५१० x १०२१ तांबे के परमाणु / g तांबे)
   यह छात्र का अवोगाद्रो की संख्या का मापा मूल्य है!
6. प्रतिशत त्रुटि की गणना करें.पूर्ण त्रुटि: | 6.02 x 1023 - 6.04 x 1023 | = 2 x 1021
   प्रतिशत त्रुटि: (2 x 10 21 / 6.02 x 10 23) (100) = 0.3%