10.1: Número de Avogadro

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¿Hay una manera más fácil de cargar esta camioneta?

Cuando hace buen tiempo, mucha gente empieza a trabajar en sus patios y casas. Para muchos proyectos, se necesita arena como base para un paseo o para agregar a otros materiales. Podrías pedir hasta veinte millones de granos de arena y hacer que la gente realmente te mire fijamente. Podrías ordenar por libra, pero eso lleva mucho tiempo ponderando. La mejor apuesta es ordenar por yarda, es decir, una yarda cúbica. El cargador puede recolectar fácilmente lo que necesita y ponerlo directamente en su camión.

Número de Avogadro

Ciertamente es fácil contar objetos como plátanos, o algo tan grande como los elefantes (siempre y cuando te mantengas fuera de su camino). Sin embargo, contar granos de azúcar de un bote de azúcar tardaría mucho, mucho tiempo. Los átomos y las moléculas son extremadamente pequeños, mucho, mucho más pequeños que los granos de azúcar. Contar átomos o moléculas no sólo es imprudente, es absolutamente imposible. Una gota de agua contiene aproximadamente\(10^{22}\) moléculas de agua. Si contaras 10 moléculas cada segundo durante 50 años, sin parar, habrías contado solo\(1.6 \times 10^{10}\) moléculas. Dicho de otra manera, a esa tasa de conteo, te tomaría más de 30 billones de años contar las moléculas de agua en una pequeña gota.

Los químicos del pasado necesitaban un nombre que pudiera representar una gran cantidad de artículos. Amadeo Avogadro (1776-1856), un científico italiano, proporcionó tal número. Él es el responsable de la unidad de medida de conteo llamada el topo. Un mol\(\left( \text{mol} \right)\) es la cantidad de una sustancia que contiene partículas\(6.02 \times 10^{23}\) representativas de esa sustancia. El mol es la unidad SI por cantidad de una sustancia. Al igual que la docena y lo bruto, es un nombre que significa un número. Por lo tanto, hay moléculas de\(6.02 \times 10^{23}\) agua en un mol de moléculas de agua. También habría\(6.02 \times 10^{23}\) plátanos en un mole de plátanos, si alguna vez existiera una cantidad tan grande de plátanos.

Figura\(\PageIndex{2}\): El científico italiano Amadeo Avogadro, cuya obra llevó al concepto del topo como unidad de conteo en química. (Crédito: C. Sentier; Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Amedeo_Avogadro2.jpg(opens en nueva ventana); Licencia: Dominio público)

Al número\(6.02 \times 10^{23}\) se le llama número de Avogadro, el número de partículas representativas en un mol. Se trata de un número determinado experimentalmente. Una partícula representativa es la unidad más pequeña en la que existe una sustancia de forma natural. Para la mayoría de los elementos, la partícula representativa es el átomo. El hierro, el carbono y el helio consisten en átomos de hierro, átomos de carbono y átomos de helio, respectivamente. Siete elementos existen en la naturaleza como moléculas diatómicas y son\(\ce{H_2}\)\(\ce{N_2}\),\(\ce{O_2}\),\(\ce{F_2}\),\(\ce{Cl_2}\),\(\ce{Br_2}\), y\(\ce{I_2}\). La partícula representativa para estos elementos es la molécula. Así mismo, todos los compuestos moleculares tales como\(\ce{H_2O}\) y\(\ce{CO_2}\) existen como moléculas y así la molécula es su partícula representativa. Para compuestos iónicos tales como\(\ce{NaCl}\) y\(\ce{Ca(NO_3)_2}\), la partícula representativa es la unidad de fórmula. Un mol de cualquier sustancia contiene el número de partículas representativas\(\left( 6.02 \times 10^{23} \right)\) de Avogadro.