测阿伏加德罗常数的方法

更新时间:2023-04-17 16:35

1、电量分析

最早能准确地测量出阿伏伽德罗常量的方法,是基于电量分析(又称库仑法)理论。原理是测量法拉第常数F,即一摩尔电子所带的电荷,然后将它除以基本电荷e,可得阿伏伽德罗常量NA=F/e。

2、电子质量测量

科学技术数据委员会(CODATA)负责发表国际用的物理常数数值。它在计量阿伏伽德罗常量时,用到电子的摩尔质量Ar(e)Mu,与电子质量me间的比值:

电子的相对原子质量Ar(e),是一种可直接测量的量,而摩尔质量常数Mu,在国际单位制中其大小是有定义的,不用测量。然而,要得出电子的静止质量,必须通过计算,其中要使用其他需要测量的常数:

3、晶体密度法

运用X射线晶体学,是一种能得出阿伏伽德罗常量的现代方法。现今的商业设备可以生产出单晶硅,产物有着极高的纯度,及极少晶格缺陷。这种方法把阿伏伽德罗常量定为一个比值,摩尔体积Vm与原子体积Vatom间的比值:

其中,而n则为每一体积为体积Vcell的晶胞内所含的原子数。

硅的晶胞有着由8个原子组成立方式充填排列,因此晶胞单元的体积,可由测量一个晶胞参数得出,而这个参数a就是立方的边长。

实际上,所测量的距离叫d220(Si),即密勒指数{220}所述的各平面间的距离,相等于

2010年CODATA的d220(Si)数值为192.015 571 4(32)pm,相对不确定度为1.6×10⁻⁸,对应的晶胞体积为1.601 933 29(7 7)×10⁻²⁸m。

有必要测量样本的同位素成份比例,并在计算时考虑在内。硅共有三种稳定的同位素(28Si,29Si,,30Si),它们在自然界的比例差异,比其他测量常数的不确定度还要大。

由于三种核素的相对原子质量有着确高的准确度,所以晶体样本的原子重量Ar会经由计算得出。经由Ar与测量出的样本密度ρ,可得求阿伏伽德罗常量所需的摩尔体积:

其中Mu为摩尔质量常数。根据2014年CODATA的数值,硅的摩尔体积为12.058 832 14(61),相对标准不确定度为5.1×10-8。

根据2010年CODATA的推荐值,透过X射线晶体密度法所得出的阿伏伽德罗常量,其相对不确定度为8.1×10⁻⁸,比电子质量法高,约为其一倍半。

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1、

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2、

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4、

白辰之环:玩家在完成稻妻地图的世界任务【影向祓行】后就能得到图纸。