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¿Cuál es el número de Avogadro?

¿Cuál es el número de Avogadro?

El número de Avogadro en la práctica

¿Cómo diablos se les ocurrió a los químicos un número tan arbitrario para el número de Avogadro? Para comprender cómo se derivó, primero debemos abordar el concepto de unidades de masa atómica (uma). LA unidad de masa atómica se define como 1/12 de la masa de un átomo de carbono-12 (el isótopo más común de carbono). Vea por qué es genial: el carbono-12 tiene seis protones, seis electrones y seis neutrones, y dado que los electrones tienen una masa muy pequeña, 1/12 de la masa de un átomo de carbono-12 está muy cerca de la masa de un solo protón. o un solo neutrón. Los pesos atómicos de los elementos (los números que ves debajo de los elementos en la tabla periódica) también se expresan en unidades de masa atómica. Por ejemplo, el hidrógeno tiene un peso atómico medio de 1,00794 uma.

Desafortunadamente, los químicos no tienen un equilibrio que pueda medir unidades de masa atómica y ciertamente no tienen la capacidad de medir un solo átomo o molécula a la vez para llevar a cabo una reacción. Debido a que los diferentes átomos pesan diferentes cantidades, los químicos tuvieron que encontrar una manera de cerrar la brecha entre el mundo invisible de los átomos y moléculas y el mundo práctico de los laboratorios de química llenos de escalas que miden en gramos. Para hacer esto, crearon una relación entre la unidad de masa atómica y el gramo, y esta relación se ve así:

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1 uma = 1 / 6,0221415 x 1023 gramos

Esta relación significa que si tuviéramos el número de Avogadro, o un mol, de átomos de carbono-12 (que tiene un peso atómico de 12 uma por definición), esta muestra de carbono-12 pesaría exactamente 12 gramos. Los químicos usan esta relación para convertir fácilmente entre la unidad medible de un gramo y la unidad invisible de moles, átomos o moléculas.

Ahora que sabemos cuán útil es el número de Avogadro, debemos considerar una pregunta final: ¿cómo determinaron los químicos cuántos átomos hay en un mol en primer lugar? La primera estimación aproximada provino del físico Robert Millikan, quien midió la carga de un electrón. La carga de una molécula de electrones, llamada Faraday, ya se conocía cuando Millikan hizo su descubrimiento.

Dividiendo un Faraday por la carga de un electrón, obtenemos el número de Avogadro. Con el tiempo, los científicos han descubierto formas nuevas y más precisas de estimar el número de Avogadro, más recientemente utilizando técnicas avanzadas, como el uso de rayos X para examinar la geometría de una esfera de silicio de 1 kilogramo y extrapolar la cantidad de átomos que contiene. . Y aunque el kilogramo es la base de todas las unidades de masa, algunos científicos quieren comenzar a usar el número de Avogadro, tal como ahora definimos la longitud de un metro en función de la velocidad de la luz y no al revés.

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Número de Avogadro: al menos no es tan difícil de recordar como pi.

Foto cortesía de A. Loudermilk

Le daremos una pista: no es 867-5309. Es el número de Jenny, no el de Avogadro. Además, no encontrará estos números garabateados con un marcador en la pared del baño público. Sin embargo, lo descubrirás en las páginas de un libro de química normal: es 6.0221415 × 1023. Escrito es 602.214.150.000.000.000.000.000 [source: Fox]. ¿Se te acaba el tiempo? Llámalo topo.

Como una docena son 12 cosas, una Verruga es simplemente una serie de cosas de Avogadro. En química, estas “cosas” son átomos o moléculas. En teoría, podría tener un topo de béisbol o cualquier cosa, pero dado que un topo de béisbol cubriría la Tierra a una altura de varios cientos de kilómetros, sería difícil encontrar un buen uso práctico para un topo de cualquier cosa. más grande que una molécula [source: Hill and Kolb]. Entonces, si el lunar se usa solo para la química, ¿cómo se cruzan Amedeo Avogadro (nombre completo: Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro) y la química?

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Nacido en Italia en 1776, Avogadro creció durante un período importante en el desarrollo de la química. Químicos como John Dalton y Joseph Louis Gay-Lussac comenzaban a comprender las propiedades básicas de los átomos y las moléculas y discutían ferozmente sobre el comportamiento de estas partículas infinitamente pequeñas. Gay-Lussac ley de combinar volúmenes Avogadro particularmente interesado. La ley establece que cuando dos volúmenes de gases reaccionan entre sí para crear un tercer gas, la relación entre el volumen de los reactivos y el volumen del producto siempre se compone de números enteros simples. Aquí hay un ejemplo: dos volúmenes de gas hidrógeno se combinan con un volumen de gas oxígeno para formar dos volúmenes de vapor de agua (al menos cuando las temperaturas son lo suficientemente altas) sin nada, o:

2 horasdos + Odos -> 2HdosO

Continuando con las implicaciones de esta ley, Avogadro dedujo que, para que esto sea cierto, volúmenes iguales de dos gases a la misma temperatura y presión deben contener un número igual de partículas (Ley de Avogadro) Y la única forma de explicar que esta ley podría ser cierta para cualquier ejemplo, incluido el que acabamos de mencionar, es si hubiera una diferencia entre átomos y moléculas y algunos elementos, como el oxígeno, realmente existieran como moléculas (solo en el caso de oxígeno, Odos en lugar de solo O) Por supuesto, Avogadro no tenía palabras como “molécula” para describir su teoría, y sus ideas encontraron la resistencia de John Dalton, entre otros. Se necesitaría otro químico llamado Stanislao Cannizzaro para darle a las ideas de Avogadro la atención que merecen. Cuando surgieron estas ideas, Avogadro ya estaba muerto.

Entonces, ¿dónde encaja el número de Avogadro en todo esto? Como la ley de Avogadro resultó tan esencial para el avance de la química, el químico Jean Baptiste Perrin nombró el número en su honor. Siga leyendo para ver cómo los químicos determinaron el recuento de Avogadro y por qué, incluso hoy, es una parte tan importante de la química.

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