Cara Menghitung Nomor Avogadro Secara Eksperimental

Nomor Avogadro bukan satuan yang diturunkan secara matematis. Jumlah partikel dalam satu mol material ditentukan secara eksperimental. Metode ini menggunakan elektrokimia untuk menentukan. Anda mungkin ingin meninjau cara kerjanya sel elektrokimia sebelum mencoba percobaan ini.

Tujuannya adalah untuk membuat pengukuran eksperimental angka Avogadro.

Tahi lalat dapat didefinisikan sebagai massa rumus gram suatu zat atau massa atom suatu unsur dalam gram. Dalam percobaan ini, aliran elektron (arus atau arus) dan waktu diukur untuk mendapatkan jumlah elektron yang melewati sel elektrokimia. Jumlah atom dalam sampel yang ditimbang terkait dengan aliran elektron untuk menghitung jumlah Avogadro.

Dalam sel elektrolit ini, kedua elektroda adalah tembaga dan elektrolitnya 0,5 MH₂BEGITU₄. Selama elektrolisis, elektroda tembaga (anoda) yang terhubung ke pin positif dari catu daya kehilangan massa karena atom tembaga dikonversi menjadi ion tembaga. Hilangnya massa dapat terlihat sebagai pitting dari permukaan elektroda logam. Juga, ion tembaga masuk ke dalam larutan air dan diwarnai biru. Di elektroda lainnya (

• Sumber arus searah (baterai atau catu daya)
• Kabel berisolasi dan mungkin klip buaya untuk menghubungkan sel
• 2 Elektroda (mis., Strip tembaga, nikel, seng, atau besi)
• Gelas 250 ml 0,5 M H₂BEGITU₄ (asam belerang)
• air
• Alkohol (mis., Metanol atau isopropil alkohol)
• Gelas kecil 6 M HNO₃ (asam sendawa)
• Ammeter atau multimeter
• Stopwatch
• Neraca analitik yang mampu mengukur hingga 0,0001 gram terdekat

Dapatkan dua elektroda tembaga. Bersihkan elektroda yang akan digunakan sebagai anoda dengan merendamnya dalam 6 M HNO₃ dalam lemari asam selama 2-3 detik. Lepaskan elektroda segera atau asam akan menghancurkannya. Jangan menyentuh elektroda dengan jari Anda. Bilas elektroda dengan air keran yang bersih. Selanjutnya, celupkan elektroda ke dalam gelas kimia. Tempatkan elektroda pada handuk kertas. Saat elektroda kering, timbang pada analitik hingga 0,0001 gram terdekat.

Alat ini terlihat seperti diagram sel elektrolit kecuali bahwa Anda menggunakan dua gelas kimia yang dihubungkan oleh ammeter daripada memiliki elektroda bersama dalam suatu solusi. Ambil gelas dengan 0,5 M H₂BEGITU₄ (korosif!) dan letakkan elektroda di setiap gelas kimia. Sebelum membuat koneksi, pastikan catu daya mati dan dicabut (atau sambungkan baterai terakhir). Catu daya terhubung ke ammeter secara seri dengan elektroda. Kutub positif catu daya terhubung ke anoda. Pin negatif dari ammeter terhubung ke anoda (atau tempatkan pin dalam larutan jika Anda khawatir tentang perubahan massa dari klip buaya yang menggores tembaga). Katoda terhubung ke pin positif dari ammeter. Akhirnya, katoda sel elektrolitik dihubungkan ke pos negatif baterai atau catu daya. Ingat, massa anoda akan mulai berubah segera setelah Anda menghidupkannya, jadi siapkan stopwatch Anda!

Anda membutuhkan pengukuran saat ini dan waktu yang akurat. Ampere harus direkam pada interval satu menit (60 detik). Sadarilah bahwa arus listrik dapat bervariasi selama percobaan karena perubahan dalam larutan elektrolit, suhu, dan posisi elektroda. Ampere yang digunakan dalam perhitungan harus rata-rata dari semua bacaan. Biarkan arus mengalir minimal 1020 detik (17,00 menit). Ukur waktu hingga detik terdekat atau sepersekian detik. Setelah 1020 detik (atau lebih lama) matikan catu daya, rekam nilai ampere dan waktu terakhir.

Sekarang Anda mengambil anoda dari sel, mengeringkannya seperti sebelumnya dengan merendamnya dalam alkohol dan membiarkannya mengering di atas tisu, dan menimbangnya. Jika Anda menghapus anoda, Anda akan menghapus tembaga dari permukaan dan membatalkan pekerjaan Anda!

Jika Anda bisa, ulangi percobaan menggunakan elektroda yang sama.

Pengukuran berikut dilakukan:

Kehilangan massa anoda: 0,3554 gram (g)
Saat ini (rata-rata): 0,601 ampere (amp)
Waktu elektrolisis: 1802 detik

Ingat:
Satu ampere = 1 coulomb / detik atau satu amp.s = 1 coulomb
Muatan satu elektron adalah 1,602 x 10-19 coulomb

1. Temukan total muatan yang melewati sirkuit.
   (0,601 amp) (1 coul / 1 amp-s) (1802 dt) = 1083 coul
2. Hitung jumlah elektron dalam elektrolisis.
   (1083 coul) (1 elektron / 1,6022 x 1019coul) = 6,759 x 1021 elektron
3. Tentukan jumlah atom tembaga yang hilang dari anoda.
   Proses elektrolisis mengkonsumsi dua elektron per ion tembaga yang terbentuk. Dengan demikian, jumlah ion tembaga (II) yang terbentuk adalah setengah dari jumlah elektron.
   Jumlah ion Cu2 + = ½ jumlah elektron yang diukur
   Jumlah ion Cu2 + = (6,752 x 1021 elektron) (1 Cu2 + / 2 elektron)
   Jumlah ion Cu2 + = 3,380 x 1021 Cu2 + ion
4. Hitung jumlah ion tembaga per gram tembaga dari jumlah ion tembaga di atas dan massa ion tembaga yang dihasilkan.
   Massa ion tembaga yang dihasilkan sama dengan kehilangan massa anoda. (Massa elektron sangat kecil sehingga dapat diabaikan, sehingga massa ion tembaga (II) sama dengan massa atom tembaga.)
   kehilangan massa elektroda = massa ion Cu2 + = 0,3554 g
   3,380 x 1021 Cu2 + ion / 0,3544g = 9,510 x 1021 Cu2 + ion / g = 9,510 x 1021 Cu atom / g
5. Hitung jumlah atom tembaga dalam satu mol tembaga, 63,546 gram.Atom Cu / mol Cu = (9,510 x 1021 atom tembaga / g tembaga) (63,546 g / mol tembaga) Atom Cu / mol Cu = 6,040 x 1023 atom tembaga / mol tembaga
   Ini adalah nilai yang diukur siswa dari jumlah Avogadro!
6. Hitung persen kesalahan.Kesalahan absolut: | 6.02 x 1023 - 6.04 x 1023 | = 2 x 1021
   Persen kesalahan: (2 x 10 21 / 6.02 x 10 23) (100) = 0,3%