Xem mã nguồn của Hằng số Avogadro

{{Infobox
| above   = Hằng số Avogadro
| image   = [[Tập tin:Amadeo Avogadro.png|180px|upright=1]]
| caption = [[Amedeo Avogadro]], người được đặt tên theo hằng số
| label1  = {{longitem|Kí tự}}
| data1   = {{mvar|N{{sub|A}}}}, {{mvar|L}}
| label2  = [[SI|Đơn vị SI]]
| data2   = [[mol (đơn vị)|mol]]{{sup|−1}}
| header3 = Giá trị chính xác
| label4  = {{nobold|Mol nghịch đảo}}
| data4   = {{physconst|NA|unit=no|ref=no}}
}}
'''Hằng số Avogadro''' (ký hiệu là ''N''<sub>A</sub><ref name=":0">Văn phòng Cân đo Quốc tế (2019): ''[https://www.bipm.org/documents/20126/41483022/SI-Brochure-9-EN.pdf/2d2b50bf-f2b4-9661-f402-5f9d66e4b507 The International System of Units (SI)],'' ấn bản 9, bản tiếng Anh, trang 134. Có sẵn trên [https://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/ website của BIPM].</ref> hoặc ''L''<ref>H. P. Lehmann, X. Fuentes-Arderiu và L. F. Bertello (1996): "Glossary of terms in quantities and units in Clinical Chemistry (IUPAC-IFCC Recommendations 1996)"; trang 963, mục "[http://goldbook.iupac.org/terms/view/A00543 Avogadro constant]". ''Pure and Applied Chemistry'', quyển 68, ấn bản 4, trang 957–1000. {{doi|10.1351/pac199668040957}}</ref>) là một [[hằng số]] [[tỉ lệ thuận]] liên hệ số [[Số hạt|hạt]] (thường là [[nguyên tử]], [[phân tử]] hoặc [[ion]]) trong một mẫu với lượng chất trong mẫu đó. Trong hệ [[Hệ đo lường quốc tế|SI]], hằng số Avogadro có đơn vị là nghịch đảo của [[mol]] và được xác định là ''N''<sub>A</sub> = 6,022 140 76 × 10<sup>23</sup> mol<sup>−1</sup>.<ref name=":0" /><ref>[http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?na "2018 CODATA Value: Avogadro constant"]. ''The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty''. [[Viện Tiêu chuẩn và Kỹ thuật quốc gia (Hoa Kỳ)|NIST]]. Ngày 20 tháng 5 năm 2019.</ref><ref name=":1">Văn phòng Cân đo Quốc tế (2018): ''[https://www.bipm.org/utils/common/pdf/CGPM-2018/26th-CGPM-Resolutions.pdf Resolutions Adopted - 26th Confernce Générale des Poids et Mesures] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20181119214326/https://www.bipm.org/utils/common/pdf/CGPM-2018/26th-CGPM-Resolutions.pdf |date = ngày 19 tháng 11 năm 2018}}.'' Có sẵn trên [https://www.bipm.org/en/committees/cg/cgpm/26-2018 website của BIPM].</ref><ref>{{GoldBookRef|title=Avogadro constant|file=A00543}}</ref><ref name="ciaaw">{{chú thích tạp chí|last1=de Bievre|first1=P.|last2=Peiser|first2=H. S.|date=|year=1992|title=Atomic Weight: The Name, Its History, Definition and Units|url=|journal=Pure and Applied Chemistry|volume=64|issue=10|pages=1535–1543|doi=10.1351/pac199264101535|via=}}</ref> Nó được đặt tên theo nhà khoa học người Ý [[Amedeo Avogadro]].<ref name=":2">{{chú thích tạp chí|last=Perrin|first=Jean|authorlink=Jean Baptiste Perrin|date=|year=1909|title=Mouvement brownien et réalité moléculaire|url=|journal=Annales de Chimie et de Physique|series=8<sup>e</sup> Série|volume=18|pages=1–114|via=}} [http://web.lemoyne.edu/~giunta/perrin.html Bản dịch tiếng Anh của Frederick Soddy].</ref>

Giá trị đại số của hằng số Avogadro là một [[đại lượng không thứ nguyên]], được gọi là '''số Avogadro''' (ký hiệu là ''N''<ref>Linus Pauling (1970), ''[https://books.google.com/books?id=FjKlBQAAQBAJ&lpg=PA96&pg=PA96#v=onepage&f=false General Chemistry]'', trang 96. Ấn bản Dover, tái bản bởi Courier năm 2014; 992 trang. {{ISBN|9780486134659}}</ref><ref>Marvin Yelles (1971): ''McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology'', quyển 9, ấn bản 3; 707 trang. {{ISBN|9780070797987}}</ref> hoặc ''N''<sub>0</sub><ref>Richard P. Feynman (1963): ''The Feynman Lectures on Physics'', quyển II, ấn bản 2; 512 trang. {{ISBN|9780805390476}}</ref>) và bằng số hạt trong 1&nbsp;mol chất (đơn vị đo lượng chất trong [[hệ đo lường quốc tế]]) hay bằng đúng 6,022 140 76 × 10<sup>23</sup>.<ref name=":0" /><ref name=":1" />

Giá trị của hằng số Avogadro được chọn sao cho khối lượng của một mol [[hợp chất]] (đơn vị [[gam]]) bằng khối lượng trung bình của một phân tử hợp chất đó về mặt số học (đơn vị [[Đơn vị khối lượng nguyên tử|dalton – đơn vị khối lượng nguyên tử]]); một dalton bằng {{Sfrac|1|12}} khối lượng của một nguyên tử [[cacbon-12]] và gần bằng khối lượng của một [[nucleon]] ([[proton]] hoặc [[neutron]]). Chẳng hạn, khối lượng trung bình của một phân tử [[nước]] là khoảng 18,0153 dalton và một mol nước (''N'' phân tử) nặng khoảng 18,0153 gam. Do đó, hằng số Avogadro ''N''<sub>A</sub> là [[Tỉ lệ thuận|đại lượng tỉ lệ thuận]] giữa [[khối lượng mol]] của một chất và khối lượng trung bình của một phân tử, đồng thời số Avogadro cũng gần bằng số nucleon trong một gam [[vật chất]].<ref name="okun">{{chú thích sách|url=https://books.google.com/?id=UBidG9OKrQ8C&printsec=frontcover#v=onepage|title=Particle Physics: The Quest for the Substance of Substance|last=Okun|first=Lev B.|author2=Lee, A. G.|publisher=OPA Ltd.|year=1985|isbn=978-3-7186-0228-5|pages=86}}</ref>

Hằng số Avogadro còn có trong liên hệ giữa [[thể tích mol]] của một chất với thể tích trung bình do một trong những hạt cấu thành chất đó chiếm dụng về mặt lý thuyết khi cả hai đại lượng trên được đo cùng một đơn vị thể tích. Chẳng hạn, vì thể tích mol của nước ở điều kiện thường là khoảng 18 [[Lít|ml]]/mol nên thể tích mà một phân tử nước chiếm dụng là khoảng {{Sfrac|18|6,022}} × 10<sup>−</sup><sup>23</sup> ml, hay khoảng 30 [[Ångström|Å]]<sup>3</sup> ([[ångström]] khối). Đối với [[tinh thể]], nó liên hệ thể tích mol của tinh thể đó (đo bằng ml/mol), thể tích của [[Cấu trúc tinh thể|ô cơ sở]] lặp lại (đơn vị ml) và số phân tử trong ô cơ sở đó.

Có nhiều cách định nghĩa khác nhau về hằng số Avogadro trong lịch sử. [[Josef Loschmidt]] lần đầu tiên xác định giá trị gần đúng của nó vào năm 1865.<ref name=":3">{{chú thích tạp chí|last=Loschmidt|first=J.|date=|year=1865|title=Zur Grösse der Luftmoleküle|url=|journal=Sitzungsberichte der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften Wien|volume=52|issue=2|pages=395–413|via=}} [https://web.archive.org/web/20060207130125/http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Loschmidt-1865.html Bản dịch tiếng Anh].</ref> Sau này, [[Jean Baptiste Perrin|Jean Perrin]] định nghĩa nó là [[số nguyên tử]] trong 16 gam [[oxi|oxy]].<ref name=":2" /> Tại hội nghị lần thứ 14 của [[Văn phòng Cân đo Quốc tế|Văn phòng Cân đo Quốc tế (BIPM)]], tái định nghĩa hằng số Avogadro là số nguyên tử trong 12 gam [[đồng vị]] [[cacbon-12]] (<sup>12</sup>C).<ref>{{SIbrochure8th|pages=114–115}}</ref> Trong mỗi trường hợp trên, mol được định nghĩa là đại lượng chỉ lượng chất chứa cùng số lượng nguyên tử với các mẫu tham khảo. Đặc biệt, đối với cacbon-12, một mol cacbon-12 đúng bằng 12 gam nguyên tố đó.

Các khái niệm trên cho thấy giá trị của số Avogadro phụ thuộc vào giá trị khối lượng (đo bằng gam) của một nguyên tử thuộc các nguyên tố trên thông qua thực nghiệm, nên trước đây người ta chỉ biết đến số Avogadro dưới dạng một số thập phân hữu hạn. Tuy vậy, tại hội nghị lần thứ 26, BIPM đã công bố định nghĩa mới về số Avogadro, mol và lượng chất. Theo đó, từ ngày 20 tháng 5 năm 2019, số Avogadro là số ''N'' = 6,022 140 76 × 10<sup>23</sup> và mol là lượng chất được xét chứa ''N'' hạt thành phần của chất đó.<ref name=":1" /> Với khái niệm mới, khối lượng của một mol chất bất kỳ (gồm [[hydro]], cacbon-12 và oxy-16) bằng ''N'' lần khối lượng trung bình của một hạt được xét trong chất đó − một [[đại lượng vật lý]] mà giá trị chính xác của nó phải xác định bằng thực nghiệm.

==Lịch sử==

=== Nguồn gốc ===
[[Tập tin:Jean Perrin 1926.jpg|nhỏ|Jean Perrin năm 1926]]
Hằng số Avogadro được đặt tên theo nhà khoa học người Ý [[Amedeo Avogadro]] (1776−1856). Năm 1811, ông lần đầu tiên cho rằng thể tích của chất khí (tại áp suất và nhiệt độ xác định) tỉ lệ thuận với số nguyên tử hoặc phân tử bất kể tính chất của chất khí đó.<ref>{{chú thích tạp chí|last=Avogadro|first=Amedeo|authorlink=Amedeo Avogadro|year=1811|title=Essai d'une maniere de determiner les masses relatives des molecules elementaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons|journal=Journal de Physique|volume=73|pages=58–76}} [http://web.lemoyne.edu/~giunta/avogadro.html Bản dịch tiếng Anh].</ref>

Nhà vật lý [[Jean Baptiste Perrin|Jean Perrin]] đặt ra thuật ngữ ''số Avogadro'' vào năm 1909. Ông định nghĩa nó là số phân tử trong đúng 32 gam [[oxy]].<ref name=":2" /> Mục đích của định nghĩa này là để khối lượng một mol chất (đơn vị gam) bằng (về mặt số học) với khối lượng của một phân tử so với khối lượng của nguyên tử hydro. Vì theo [[định luật thành phần không đổi]], khối lượng của nguyên tử hydro là đơn vị tự nhiên của [[nguyên tử khối]] và bằng 1/16 nguyên tử khối của oxy.

=== Những phép đo đầu tiên ===
[[Tập tin:Johann Josef Loschmidt portrait plaque.jpg|nhỏ|Josef Loschmidt]]
[[Josef Loschmidt]] (1821−1895) tìm ra giá trị của số Avogadro một cách gián tiếp vào năm 1865 bằng cách xác định số hạt trong một lượng [[khí lý tưởng]] nhất định.<ref name=":3" /> Giá trị này về sau mang tên [[hằng số Loschmidt]] (''n''<sub>0</sub>) và có liên hệ với hằng số Avogadro, ''N''<sub>A</sub>, theo công thứcː

:<math>n_0 = \frac{p_0N_{\rm A}}{R\,T_0}</math>

trong đó ''p''<sub>0</sub> là [[áp suất]], ''R'' là [[hằng số khí]] và ''T''<sub>0</sub> là [[nhiệt độ tuyệt đối]]. Vì vậy, ký hiệu ''L'' thỉnh thoảng được dùng cho hằng số Avogadro.<ref name=":4">Văn phòng Cân đo Quốc tế (1971): ''[https://www.bipm.org/jsp/en/ListCGPMResolution.jsp?CGPM=14 14th Conference Générale des Poids et Mesures] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200923114009/https://www.bipm.org/jsp/en/ListCGPMResolution.jsp?CGPM=14 |date = ngày 23 tháng 9 năm 2020}}''. Có sẵn trên [https://www.bipm.org/en/home website của BIPM].</ref> Tại [[Đức]], tên gọi này có thể dùng chung cho cả hai hằng số, chỉ có thể phân biệt qua [[đơn vị đo]].<ref name="virgo1933">{{chú thích tạp chí|last=Virgo|first=S.E.|date=|year=1933|title=Loschmidt's Number|url=http://gemini.tntech.edu/~tfurtsch/scihist/loschmid.html|journal=Science Progress|volume=27|pages=634–649|archive-url=https://web.archive.org/web/20050404003919/http://gemini.tntech.edu/~tfurtsch/scihist/loschmid.html|archive-date = ngày 4 tháng 4 năm 2005 |via=}}</ref>

Perrin cũng xác định số Avogadro qua các phương pháp thí nghiệm. Nhờ vào đóng góp này mà ông được trao [[Giải Nobel Vật lý]] năm 1926.<ref>C.W. Oseen (10 tháng 12 năm 1926). ''[https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1926/ceremony-speech/ Presentation Speech for the 1926 Nobel Prize in Physics]''.</ref>

[[Điện tích]] trên một mol [[electron]] là một hằng số được gọi là [[hằng số Faraday]] và được biết đến từ năm 1834 khi [[Michael Faraday]] công bố [[Định luật điện phân Faraday|định luật về điện phân của ông]]. Năm 1910, Robert Millikan lần đầu tiên đo được [[Điện tích cơ bản|điện tích của một electron]]. Nếu lấy điện tích của một mol electron chia cho điện tích của một electron thì được kết quả là giá trị ước tính chính xác hơn của số Avogadro.<ref>(1974): ''[https://physics.nist.gov/cuu/Constants/historical1.html Introduction to the constants for nonexperts, 1900–1920]''. Từ ''[[Encyclopædia Britannica]]'', ấn bản 15; tái bản bởi [[Viện Tiêu chuẩn và Kỹ thuật quốc gia (Hoa Kỳ)|NIST]]. Truy cập ngày 7 tháng 5 năm 2020.</ref>

=== Định nghĩa trong hệ SI năm 1971 ===
Năm 1971, Văn phòng Cân đo Quốc tế (BIPM) quyết định rằng: lượng chất là một đại lượng đo độc lập và mol là đơn vị cơ bản trong [[Hệ đo lường quốc tế|hệ đo lường quốc tế (SI)]].<ref name=":4" /> Cụ thể, mol được định nghĩa là lượng chất chứa số hạt đơn vị bằng với số nguyên tử trong 0,012 [[kilôgam]] [[cacbon-12]].

Với định nghĩa trên, phát biểu "một gam vật chất chứa ''N''<sub>0</sub> nucleon" là đúng với cacbon-12 và gần đúng với các nguyên tử và đồng vị khác. Mặt khác, một mol chất bất kỳ chứa số phân tử bằng với số phân tử trong một mol chất bất kỳ khác.

Từ định nghĩa trên ta nhận được một hệ quả, trong hệ SI, hằng số Avogadro ''N''<sub>A</sub> có tính [[thứ nguyên]] với nghịch đảo của lượng chất và có giá trị xấp xỉ bằng {{Val|6,02|e=23}} (đơn vị mol<sup>−1</sup>).<ref name=":4" /> Với định nghĩa này, giá trị của ''N''<sub>A</sub> do đó phải được xác định bằng thực nghiệm.

BIPM cũng đặt tên cho ''N''<sub>A</sub> là "''hằng số'' Avogadro", nhưng một số tài liệu vẫn tiếp tục sử dụng thuật ngữ "số Avogadro".<ref name="kotz2008">{{chú thích sách|url=http://cengagesites.com/academic/kotz.cfm?site=2719&section=home|title=Chemistry and Chemical Reactivity|last=Kotz|first=John C.|author2=Treichel, Paul M.|author3=Townsend, John R.|publisher=Brooks/Cole|year=2008|isbn=978-0-495-38703-9|edition=7th|location=|pages=|archive-url=https://web.archive.org/web/20081016082922/http://cengagesites.com/academic/kotz.cfm?site=2719&section=home|archive-date = ngày 16 tháng 10 năm 2008}}</ref>

=== Định nghĩa lại trong hệ SI năm 2019 ===
{{Chính|Định nghĩa lại đơn vị đo lường quốc tế cơ bản 2019}}
Năm 2017, BIPM quyết định thay đổi khái niệm về mol và lượng chất. Theo định nghĩa mới, mol là lượng chất chứa đúng 6,022 140 76 × 10<sup>23</sup> hạt đơn vị.<ref name=":1" /><ref>Văn phòng Cân đo Quốc tế (2017): ''[https://www.bipm.org/utils/en/pdf/CIPM/CIPM2017-EN.pdf Proceedings of the 106th meeting of the International Committee for Weights and Measures (CIPM), 16-17 and 20 October 2017]'', trang 23. Có sẵn trên [https://www.bipm.org/en/committees/cipm/meeting/106.html website của BIPM] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20210221105820/https://www.bipm.org/en/committees/cipm/meeting/106.html |date = ngày 21 tháng 2 năm 2021}}.</ref> Hệ quả của thay đổi trên là khối lượng của một mol <sup>12</sup>C không còn bằng đúng 0,012&nbsp;kg. Mặt khác, dalton (đơn vị khối lượng nguyên tử) vẫn được giữ nguyên khái niệm, tức bằng 1/12 khối lượng <sup>12</sup>C.<ref name="pave2018">{{Chú thích tạp chí|last=Pavese|first=Franco|date=January 2018|title=A possible draft of the CGPM Resolution for the revised SI, compared with the CCU last draft of the 9th SI Brochure|journal=Measurement|volume=114|pages=478–483|doi=10.1016/j.measurement.2017.08.020|issn=0263-2241}}</ref><ref name="lehm2016">{{Chú thích tạp chí|last=Lehmann|first=H. P.|last2=Fuentes-Arderiu|first2=X.|last3=Bertello|first3=L. F.|date = ngày 29 tháng 2 năm 2016 |title=Unified Atomic Mass Unit|url=|journal=Pure and Applied Chemistry
|volume=68|doi=10.1515/iupac.68.2930}}</ref> Do đó, [[hằng số khối lượng mol]] không còn bằng đúng 1 g/mol, tuy nhiên người ta thường bỏ qua sai số 3,5 × 10<sup>−10</sup> trong tính toán thông thường.<ref name=":1" />

==Liên hệ với các hằng số khác==
Hằng số Avogadro, ''N''<sub>A</sub> có mối liên hệ với các tính chất và [[hằng số vật lý]] với nhau.

*[[Hằng số khí]] ''R'' và [[hằng số Boltzmann]] ''k''<sub>B</sub>, trong đó ''k''<sub>B</sub> bằng {{val|1,380649|e=−23|u=J/K}}:<ref name=":1" />

::<math>R = k_{\text{B}} N_{\text {A}}</math>= {{val|8,314462618|u=J⋅mol<sup>−1</sup>⋅K<sup>−1</sup>}}

*[[Hằng số Faraday]] ''F'' và [[điện tích nguyên tử]] ''e'', trong đó ''e'' bằng {{val|1,602176634|e=-19}} [[Coulomb (đơn vị)|coulomb]]:<ref name=":1" />

::<math>F = e N_{\text {A}}</math>= {{val|9,648533212...|e=4|u=C⋅mol<sup>−1</sup>}}

*[[Hằng số khối lượng mol]] ''M''<sub>u</sub> và [[đơn vị khối lượng nguyên tử]] ''m''<sub>u</sub>, trong đó ''m''<sub>u</sub> bằng {{val|1,66053906892|(52)|e=-27|u=kg}}ː<ref>[http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?u "2022 CODATA Value: atomic mass constant"]. ''The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty''. [[Viện Tiêu chuẩn và Kỹ thuật quốc gia (Hoa Kỳ)|NIST]]. Tháng 5 năm 2024.</ref>

::<math>M_{\text{u}} = m_{\text{u}} N_{\text {A}}</math>= {{val|1,00000000105|(31)|e=-3|u=kg⋅mol<sup>−1</sup>}}.<ref>[https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mu "2022 CODATA Value: molar mass constant"]. ''The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty''. [[Viện Tiêu chuẩn và Kỹ thuật quốc gia (Hoa Kỳ)|NIST]]. Tháng 5 năm 2024.</ref>

==Tham khảo==
{{tham khảo|30em}}

== Liên kết ngoài ==
{{Thể loại Commons|Avogadro's number}}
{{Chủ đề|Hóa học}}
* {{Britannica|45889|Avogadro's number (chemistry)}}
* [http://goldbook.iupac.org/terms/view/A00543 Định nghĩa về hằng số Avogadro năm 1996] trong cuốn ''Giản Lược Thuật Ngữ Hóa Học'' của [[IUPAC]]
* [https://web.archive.org/web/20140428004944/http://iweb.tntech.edu/tfurtsch/scihist//avogadro.htm Some Notes on Avogadro's Number, {{val|6.022|e=23}}] [Đôi nét về số Avogadro, 6,022 × 10<sup>23</sup>]
*[https://web.archive.org/web/20080906200459/https://www.americanscientist.org/issues/pub/2007/2/an-exact-value-for-avogadros-number An Exact Value for Avogadro's Number] [Giá trị chính xác của số Avogadro] – American Scientist
* {{Chú thích tạp chí|last1=Murrell|first1=John N.|year=2001|title=Avogadro and His Constant|journal=Helvetica Chimica Acta|volume=84|issue=6|pages=1314–1327|doi=10.1002/1522-2675(20010613)84:6<1314::AID-HLCA1314>3.0.CO;2-Q}}
* Bản scan bài viết của Avogadro năm 1811, "Two hypothesis of Avogadro" [Hai giả thuyết của Avogadro] trên ''[https://web.archive.org/web/20140717131359/https://www.bibnum.education.fr/chimie/theorie-chimique/les-deux-hypotheses-d-avogadro-en-1811 BibNum]''
{{Kiểm soát tính nhất quán}}
{{Sao bài viết tốt|phiên bản được chọn=62268350|thời gian=10 tháng 6 năm 2020}}

[[Thể loại:Hằng số vật lý]]
[[Thể loại:Lượng chất]]
[[Thể loại:Đại lượng không thứ nguyên trong hóa học]]
[[Thể loại:Hóa phân tích]]
[[Thể loại:Thuộc tính hóa học]]