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アボガドロ定数(-ていすう、Avogadro constant)とは、物質量 1 mol とそれを構成する粒子(分子、原子、イオンなど)の個数との対応を示す比例定数で、単位は mol⁻¹である。イタリア出身の化学者、アメデオ・アヴォガドロにちなんで名付けられており、記号 N_A で表す。以前はアボガドロ数(-すう、Avogadro's number)と呼ばれたが、1969年のIUPAC総会でアボガドロ定数に名称が変更された。

なお、これと関連する概念に、0℃、1気圧の気体 1cm³ に含まれる分子の数、ロシュミット数 がある。

◆ 定義と数値

アボガドロ定数は、ある物質 1 mol の中に含まれている構成要素の総数を意味し、¹²C 12 g の中に含まれている原子の総数で定義される。

1986年以降、IUPACの定めた N_A = 6.0221367(36) × 10²³ mol⁻¹ が用いられてきた[外部リンク] IUPAC Gold Book - Avogadro constantが、2003年、科学技術データ委員会 (CODATA:Committee on Data for Science and Technology) により改訂がなされた。現在の CODATA による推奨値は N_A = 6.02214179(30) × 10²³ mol⁻¹ である[外部リンク] CODATA Value: Avogadro constant。

アボガドロ定数の測定の仕方としては初期のものとして、ロシュミット (J. J. Loschmidt) による気体の分子数の測定(最初の測定、1865年)や、ブラウン運動から求められているが、現在では以下の方法が用いられている。

#ファラデー定数と素電荷との比から求める。

#プロトン(陽子)の核磁気回転などから求める。

#X線回折と結晶の密度から求める。

#X線と光干渉計を組み合わせた実験による測定(単結晶の格子定数を精密に求める)。

以上のうち、最後の方法が他のものより若干精度的に優れている。問題は現実の結晶には不純物や欠陥があることで、これが格子定数の精度を落としている。いかに完全結晶に近い結晶を作成し、観測するかが求めるアボガドロ定数の精度の鍵となっている。

現在、もっとも不純物が少なく、且つ欠陥も少ない結晶は単結晶シリコンである。真球度 50 nm の単結晶シリコン製の密度標準原器をX線干渉計で計測することで 200 ppm のオーダーで格子定数が決定でき、この方法を用いると 10⁻⁸ の精度でアボガドロ定数が決定できる。[外部リンク]http://www.nmij.jp/2004_10_12.pdf, [外部リンク]http://www.nmij.jp/fujiiVol.3No4.p35.pdf(独立行政法人 産業技術総合研究所)

◆ 質量の基準

アボガドロ定数は質量の単位にとってかわる可能性がある。従来は質量原器(国際キログラム原器)が質量の基準とされてきたが、アボガドロ定数の精度を向上させることで、質量原器にかわって新たなキログラムの基準として用いることも可能となるので、その研究が進められている。現状ではフランスの国際度量衡局に保管されている白金・イリジウム合金製の質量原器が 1 kg と定義されているが、埃の堆積や風化、災害による破損などによる質量変化の懸念があるので、普遍定数を基準とすることができれば、そのような心配は払拭される。この候補に挙がっているのがアボガドロ定数とプランク定数であるhttp://hotwired.goo.ne.jp/news/20050301306.html。又、1L中にアボガドロ数ある濃度=1Nであり、アボガドロ数は600000000000000000000000個である。

◆ 脚注

◆関連項目

・ロシュミット数

・モル

・ファラデー定数・・・電子 1 mol のもつ電荷を示す比例定数

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