Ley de Avogadro

En los albores del desarrollo de la teoría atómica (), A. Avogadro propuso una hipótesis según la cual, a la misma temperatura y presión, volúmenes iguales de gases ideales contienen el mismo numero moléculas. Más tarde se demostró que esta conjetura es una consecuencia necesaria de Teoría cinética, y ahora se conoce como la ley de Avogadro. Se puede formular de la siguiente manera: un mol de cualquier gas a la misma temperatura y presión ocupa el mismo volumen, en condiciones normales igual a 22,41383 . Esta cantidad se conoce como el volumen molar del gas.

El mismo Avogadro no hizo estimaciones del número de moléculas en un volumen dado, pero entendió que se trataba de una cantidad muy grande. El primer intento de encontrar el número de moléculas que ocupan un volumen dado fue realizado por J. Loschmidt; se encontró que 1 cm³ de un gas ideal en condiciones normales contiene 2.68675 10 19 moléculas. Por el nombre de este científico, el valor indicado se denominó número de Loschmidt (o constante). Desde entonces, se han desarrollado una gran cantidad de métodos independientes para determinar el número de Avogadro. La excelente concordancia de los valores obtenidos es una prueba convincente de la existencia real de las moléculas.

Relación entre constantes

• Mediante el producto de la constante de Boltzmann, la constante universal de los gases, R=kN UNA.
• Mediante el producto de una carga eléctrica elemental y el número de Avogadro se expresa la constante de Faraday, F=es UNA.

ver también

Fundación Wikimedia. 2010 .

Vea lo que es la "constante de Avogadro" en otros diccionarios:

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constante de Avogadro- (Número de Avogadro) (NA), el número de moléculas o átomos en 1 mol de una sustancia; NA=6.022´1023 mol 1. Debe su nombre a A. Avogadro. … Diccionario Enciclopédico Ilustrado

Avogadro Amedeo (09/08/1776 - 09/07/1856, ibíd.), físico y químico italiano. Se licenció en derecho, luego estudió física y matemáticas. Miembro correspondiente (1804), académico ordinario (1819), y luego director del departamento ... ...

- (Avogadro) Amedeo (09/08/1776, Turín, 09/07/1856, ibíd.), físico y químico italiano. Se licenció en derecho, luego estudió física y matemáticas. Miembro correspondiente (1804), académico ordinario (1819), y luego director del departamento de física ... ... Gran enciclopedia soviética

La constante de estructura fina, generalmente denotada como, es una constante física fundamental que caracteriza la fuerza de la interacción electromagnética. Fue introducido en 1916 por el físico alemán Arnold Sommerfeld como una medida ... ... Wikipedia

- (número de Avogadro), el número de elementos estructurales (átomos, moléculas, iones u otros h c) en unidades. cuente va a va (en un mol). Nombrado en honor a A. Avogadro, designado NA. A. p. una de las constantes físicas fundamentales, imprescindible para determinar muchas... Enciclopedia Física

CONSTANTE- un valor que tiene un valor constante en el área de su uso; (1) P. Avogadro es lo mismo que Avogadro (ver); (2) Cantidad termodinámica universal de P. Boltzmann que relaciona la energía partícula elemental con su temperatura denotado por k,… … Gran Enciclopedia Politécnica

Libros

• Biografías de constantes físicas. Historias fascinantes sobre constantes físicas universales. Número 46
• Biografías de constantes físicas. Historias fascinantes sobre constantes físicas universales, O. P. Spiridonov. Este libro está dedicado a la consideración de las constantes físicas universales y su importante papel en el desarrollo de la física. La tarea del libro es contar de forma popular sobre la aparición en la historia de la física ...

El científico italiano Amedeo Avogadro, contemporáneo de A. S. Pushkin, fue el primero en comprender que el número de átomos (moléculas) en un átomo gramo (mol) de una sustancia es el mismo para todas las sustancias. El conocimiento de este número abre el camino para estimar el tamaño de los átomos (moléculas). Durante la vida de Avogadro, su hipótesis no recibió el debido reconocimiento. La historia del número de Avogadro es el tema de un nuevo libro de Evgeny Zalmanovich Meilikhov, profesor del Instituto de Física y Tecnología de Moscú, investigador principal del Centro Nacional de Investigación "Instituto Kurchatov".

Si, como resultado de alguna catástrofe mundial, todo el conocimiento acumulado fuera destruido y solo una frase llegara a las futuras generaciones de seres vivos, entonces, ¿qué declaración, compuesta por el menor número de palabras, traería? la mayoría de la información? Creo que esta es la hipótesis atómica:<...>todos los cuerpos están formados por átomos, pequeños cuerpos que están en constante movimiento.

R. Feynman, "Las conferencias de Feynman sobre física"

El número de Avogadro (constante de Avogadro, constante de Avogadro) se define como el número de átomos en 12 gramos del isótopo puro carbono-12 (12 C). Generalmente se denota como norte A, con menos frecuencia L. El valor del número de Avogadro recomendado por CODATA (grupo de trabajo sobre constantes fundamentales) en 2015: norte A = 6,02214082(11) 1023 mol −1 . Un mol es la cantidad de una sustancia que contiene norte A elementos estructurales (es decir, tantos elementos como átomos hay en 12 g 12 C), y los elementos estructurales suelen ser átomos, moléculas, iones, etc. Por definición, la unidad de masa atómica (uma) es 1/12 de la masa de un átomo de 12 C. Un mol (gramo-mol) de una sustancia tiene una masa (masa molar) que, cuando se expresa en gramos, es numéricamente igual al peso molecular de esa sustancia (expresado en unidades de masa atómica). Por ejemplo: 1 mol de sodio tiene una masa de 22.9898 g y contiene (aproximadamente) 6.02 10 23 átomos, 1 mol de fluoruro de calcio CaF 2 tiene una masa de (40.08 + 2 18.998) = 78.076 g y contiene (aproximadamente) 6 . 02 10 23 moléculas.

A finales de 2011, en la XXIV Conferencia General de Pesos y Medidas, se adoptó por unanimidad una propuesta para definir el mol en una futura versión del Sistema Internacional de Unidades (SI) de forma que se evite su vinculación con la definición del gramo. Se supone que en 2018 el mol estará determinado directamente por el número de Avogadro, al que se le asignará un valor exacto (sin error) en base a los resultados de medición recomendados por CODATA. Hasta ahora, el número de Avogadro no se acepta por definición, sino como un valor medido.

Esta constante lleva el nombre del famoso químico italiano Amedeo Avogadro (1776–1856), quien, aunque él mismo no conocía este número, entendió que era un valor muy grande. En los albores del desarrollo de la teoría atómica, Avogadro planteó una hipótesis (1811), según la cual, a la misma temperatura y presión, volúmenes iguales de gases ideales contienen el mismo número de moléculas. Más tarde se demostró que esta hipótesis era una consecuencia de la teoría cinética de los gases y ahora se conoce como la ley de Avogadro. Se puede formular de la siguiente manera: un mol de cualquier gas a la misma temperatura y presión ocupa el mismo volumen, en condiciones normales es igual a 22,41383 litros (las condiciones normales corresponden a la presión PAGS 0 = 1 atm y temperatura T 0 = 273,15 K). Esta cantidad se conoce como el volumen molar del gas.

El primer intento de encontrar el número de moléculas que ocupan un volumen determinado lo hizo en 1865 J. Loschmidt. De sus cálculos se deduce que el número de moléculas por unidad de volumen de aire es 1,8 x 10 18 cm −3 , que resultó ser unas 15 veces menor que el valor correcto. Ocho años más tarde, J. Maxwell dio una estimación mucho más cercana a la verdad: 1,9 · 10 19 cm −3 . Finalmente, en 1908, Perrin da una evaluación ya aceptable: norte A = 6.8 10 23 mol −1 Número de Avogadro, encontrado a partir de experimentos sobre el movimiento browniano.

Desde entonces, se han desarrollado una gran cantidad de métodos independientes para determinar el número de Avogadro, y mediciones más precisas han demostrado que en realidad hay (aproximadamente) 2,69 x 10 19 moléculas en 1 cm 3 de un gas ideal en condiciones normales. Esta cantidad se llama número de Loschmidt (o constante). Corresponde al número de Avogadro norte UN ≈ 6,02 10 23 .

El número de Avogadro es una de las constantes físicas importantes que jugó un papel importante en el desarrollo de las ciencias naturales. Pero, ¿es una "constante física universal (fundamental)"? El término en sí no está definido y suele estar asociado a una tabla más o menos detallada de los valores numéricos de las constantes físicas que deben utilizarse en la resolución de problemas. En este sentido, las constantes físicas fundamentales a menudo se consideran aquellas cantidades que no son constantes de la naturaleza y deben su existencia solo al sistema de unidades elegido (como, por ejemplo, las constantes de vacío magnéticas y eléctricas) o acuerdos internacionales condicionales (como , por ejemplo, unidad atómica masas). Las constantes fundamentales a menudo incluyen muchas cantidades derivadas (por ejemplo, la constante de los gases R, el radio del electrón clásico r e= mi 2 / metro mi C 2, etc.) o, como en el caso del volumen molar, el valor de algún parámetro físico relacionado con condiciones experimentales específicas, que se eligen solo por conveniencia (presión 1 atm y temperatura 273,15 K). Desde este punto de vista, el número de Avogadro es una constante verdaderamente fundamental.

Este libro está dedicado a la historia y desarrollo de métodos para determinar este número. La epopeya duró unos 200 años y en diferentes etapas se asoció con una variedad de teorías y modelos físicos, muchos de los cuales no han perdido su relevancia hasta el día de hoy. Las mentes científicas más brillantes tuvieron algo que ver con esta historia; baste nombrar a A. Avogadro, J. Loschmidt, J. Maxwell, J. Perrin, A. Einstein, M. Smoluchovsky. La lista podría seguir y seguir...

El autor debe admitir que la idea del libro no le pertenece a él, sino a Lev Fedorovich Soloveichik, su compañero de clase en el Instituto de Física y Tecnología de Moscú, un hombre que se dedicaba a la investigación y el desarrollo aplicados, pero que seguía siendo un romántico. físico de corazón. Esta es una persona que (uno de los pocos) continúa "incluso en nuestra era cruel" luchando por una verdadera educación física "superior" en Rusia, aprecia y, en la medida de sus posibilidades, promueve la belleza y la elegancia de las ideas físicas. . Se sabe que de la trama, que A. S. Pushkin presentó a N. V. Gogol, surgió una brillante comedia. Por supuesto, este no es el caso aquí, pero quizás este libro también sea útil para alguien.

Este libro no es una obra de "divulgación científica", aunque a primera vista pueda parecerlo. Discute la física seria contra algunos antecedentes históricos, usa matemáticas serias y discute modelos científicos bastante complejos. De hecho, el libro consta de dos partes (no siempre claramente delimitadas), diseñadas para diferentes lectores: algunos pueden encontrarlo interesante desde un punto de vista histórico y químico, mientras que otros pueden centrarse en el lado físico y matemático del problema. El autor tenía en mente un lector inquisitivo, un estudiante de la Facultad de Física o Química, no ajeno a las matemáticas y apasionado por la historia de la ciencia. ¿Existen tales estudiantes? El autor no sabe la respuesta exacta a esta pregunta, pero, basado en su propia experiencia, espera que la haya.

Introducción (abreviada) al libro: el número de Meilikhov EZ Avogadro. Cómo ver un átomo. - Dolgoprudny: Editorial "Intelecto", 2017.

NÚMERO DE AVOGADRO, NA = (6.022045±0.000031) 1023, el número de moléculas en un mol de cualquier sustancia o el número de átomos en un mol de una sustancia simple. El mismo Avogadro no hizo estimaciones del número de moléculas en un volumen dado, pero entendió que se trataba de una cantidad muy grande. 18 g H2O es el mismo número de moléculas de H2O (Mr = 18), etc. Desde entonces, se han desarrollado una gran cantidad de métodos independientes para determinar el número de Avogadro. Un mol de una sustancia contiene el número de moléculas o átomos igual a la constante de Avogadro.

En la actualidad (2016), el número de Avogadro sigue siendo una cantidad medible (en lugar de aceptada por definición). Teniendo tales objetos prácticamente ideales, es posible contar con gran precisión el número de átomos de silicio en la bola y así determinar el número de Avogadro. Más tarde se demostró que esta hipótesis era una consecuencia necesaria de la teoría cinética y ahora se conoce como la ley de Avogadro.

Cálculos utilizando el número de Avogadro.

Contar el número de partículas a diferentes alturas en la columna de suspensión dio el número de Avogadro 6,82x1023. Utilizando el número de Avogadro se obtuvieron masas exactas de átomos y moléculas de muchas sustancias: sodio, 3,819×10–23 g (22,9898 g/6,02×1023), tetracloruro de carbono, 25,54×10–23 g, etc. Avogadro) - el número de elementos estructurales (átomos, moléculas, iones u otras partículas) en 1 mol. Nombre en honor de A. Avogadro, designado. A. p. es una de las fundaciones.

La constante de Avogadro es una de las constantes físicas fundamentales. El nombre de A. Avogadro. En la época de Avogadro, su hipótesis no podía probarse teóricamente. Por lo tanto, se siguió de ellos que volúmenes iguales de hidrógeno y cloro dan el doble de volumen de cloruro de hidrógeno. Avogadro con todos los datos experimentales. El número de moléculas en un mol comenzó a llamarse constante de Avogadro (generalmente se denota como NA). Esta definición de un lunar persistió durante casi un siglo.

Incluso en la época de Cannizzaro, era obvio que dado que los átomos y las moléculas son muy pequeños y nadie los ha visto todavía, la constante de Avogadro debe ser muy grande. En primer lugar, les quedó claro que ambas cantidades están relacionadas entre sí: cuanto más pequeños sean los átomos y las moléculas, mayor será el número de Avogadro. La constante de Avogadro ha sido determinada por muchos métodos. Al medir la relación entre las intensidades de la luz solar directa y la dispersada por el cielo azul, se puede determinar la constante de Avogadro.

La constante de Avogadro es tan grande que es difícil de imaginar. N es el número de moléculas en una muestra dada. En otras palabras, un mol de una sustancia está contenido en su masa, expresada en gramos e igual a la masa molecular (o atómica) relativa de esta sustancia.

Encuentra la masa molar del agua (H2O). 1 mol de agua está contenido en sus 0,018 kg, y por tanto, MH2O = 0,018 kg/mol. Conocer el número de Avogadro también permite estimar el tamaño de las moléculas o el volumen V0 por molécula.

Materiales adicionales sobre el tema: Física molecular. Polilla. constante de Avogadro. La cantidad de sustancia.

El primer intento de encontrar el número de moléculas que ocupan un volumen dado fue realizado en 1865 por Y. Loschmidt. De los cálculos de Loschmidt se deduce que, para el aire, el número de moléculas por unidad de volumen es 1,81 x 1018 cm-3, que es unas 15 veces menor que el valor real. De hecho, 1 cm³ de un gas ideal en condiciones normales contiene 2,68675 1019 moléculas.

Cálculos cuantitativos en química.

La excelente concordancia de los valores obtenidos es una prueba convincente del número real de moléculas. Una de las constantes fundamentales, que se puede utilizar para determinar cantidades tales como, por ejemplo, la masa de un átomo o molécula (ver más abajo), la carga de un electrón, etc.

Calculadoras de física

El número de Faraday se puede determinar midiendo la cantidad de electricidad requerida para disolver o precipitar 1 mol de plata. También se puede demostrar que 1 g de sodio debe contener aproximadamente 3 × 1022 átomos de este elemento. constante de Boltzmann, constante de Faraday, etc.). Uno de los mejores experimentos.

Definición basada en la medida de la carga de un electrón.

En general, estoy completamente confundido =) si alguien puede explicarme esto, ¡se lo agradeceré mucho! Las partículas más pequeñas (moléculas, átomos, iones, electrones) participan en procesos químicos. La masa molar de una sustancia (M) es la masa de un mol de esa sustancia.

Los experimentos de Perrin.

Entra en algunas otras constantes, por ejemplo, en la constante de Boltzmann. Los valores del peso molecular relativo se calculan a partir de los valores de la masa atómica relativa, teniendo en cuenta el número de átomos de cada elemento en la unidad fórmula de una sustancia compleja. Los átomos y las moléculas son partículas extremadamente pequeñas, por lo que las porciones de sustancias que se toman por reacciones químicas, se caracterizan por cantidades físicas correspondientes a un gran número de partículas.

La cantidad de materia es cantidad física, directamente proporcional al número de partículas que componen una sustancia dada y que están incluidas en la porción tomada de esta sustancia. En los cálculos químicos, la masa de los reactivos y productos gaseosos a menudo se reemplaza por sus volúmenes. Esta constante física es el volumen molar del gas en condiciones normales.

Fue la ley de Avogadro la que ayudó a los científicos a determinar correctamente las fórmulas de muchas moléculas y calcular las masas atómicas de varios elementos.

Se conocen, por ejemplo, más de 20 métodos independientes para determinar la constante de Avogadro. basado en la medición de la carga de un electrón o la cantidad de electricidad requerida para electrolítico. Y cuando las tropas de Napoleón ocuparon el norte de Italia, Avogadro se convirtió en secretario de la nueva provincia francesa. De hecho, si 1 litro de hidrógeno contiene el mismo número de moléculas que 1 litro de oxígeno, entonces la relación de las densidades de estos gases es igual a la relación de las masas de las moléculas.

Para ello, solo fue necesario analizar los resultados de otros experimentos similares. Esto se debe en parte a la falta de un registro simple y claro de las fórmulas y ecuaciones de las reacciones químicas en esos días. Desde el punto de vista de esta teoría, ¡era imposible imaginar una molécula de oxígeno formada por dos átomos con la misma carga!

Avogadro enfatizó que las moléculas en los gases no tienen que consistir en átomos individuales, sino que pueden contener varios átomos, iguales o diferentes.

La piedra angular de la teoría atómica moderna, escribió Cannizzaro, es la teoría de Avogadro... ¿Quién no verá en este largo e inconsciente torbellino de la ciencia alrededor y en la dirección del objetivo fijado una prueba decisiva a favor de la teoría de Avogadro? y Ampère?

Cuantos más átomos o moléculas hay en un cuerpo macroscópico, obviamente más sustancia contiene este cuerpo. El número de moléculas en los cuerpos macroscópicos es enorme. Este valor se denominó número de Loschmidt (o constante). Volúmenes iguales de diferentes gases en las mismas condiciones contienen el mismo número de moléculas.

La ley de Avogadro en química ayuda a calcular el volumen, la masa molar, la cantidad de una sustancia gaseosa y la densidad relativa de un gas. La hipótesis fue formulada por Amedeo Avogadro en 1811 y luego fue confirmada experimentalmente.

Ley

Joseph Gay-Lussac fue el primero en estudiar las reacciones de los gases en 1808. Formuló las leyes de expansión térmica de los gases y las proporciones volumétricas, habiendo obtenido del cloruro de hidrógeno y el amoníaco (dos gases) una sustancia cristalina: NH 4 Cl (cloruro de amonio). Resultó que para crearlo, es necesario tomar los mismos volúmenes de gases. Además, si un gas estaba en exceso, entonces la parte "extra" después de la reacción permaneció sin usar.

Un poco más tarde, Avogadro formuló la conclusión de que a las mismas temperaturas y presiones, volúmenes iguales de gases contienen el mismo número de moléculas. En este caso, los gases pueden tener diferentes propiedades químicas y físicas.

Arroz. 1. Amadeo Avogadro.

De la ley de Avogadro se siguen dos consecuencias:

• primero - un mol de gas en igualdad de condiciones ocupa el mismo volumen;
• segundo - la relación de las masas de volúmenes iguales de dos gases es igual a la relación de sus masas molares y expresa la densidad relativa de un gas en términos de otro (indicado por D).

Las condiciones normales (n.s.) son presión P=101,3 kPa (1 atm) y temperatura T=273 K (0°C). En condiciones normales, el volumen molar de los gases (el volumen de una sustancia en su cantidad) es de 22,4 l/mol, es decir, 1 mol de gas (6,02 ∙ 10 23 moléculas - número constante de Avogadro) ocupa un volumen de 22,4 litros. El volumen molar (V m) es un valor constante.

Arroz. 2. Condiciones normales.

resolución de problemas

El significado principal de la ley es la capacidad de realizar cálculos químicos. Con base en la primera consecuencia de la ley, puede calcular la cantidad de materia gaseosa a través del volumen utilizando la fórmula:

donde V es el volumen de gas, V m es el volumen molar, n es la cantidad de sustancia, medida en moles.

La segunda conclusión de la ley de Avogadro se refiere al cálculo de la densidad relativa de un gas (ρ). La densidad se calcula utilizando la fórmula m/V. Si consideramos 1 mol de gas, entonces la fórmula de densidad se verá así:

ρ (gas) = ​​M/V m ,

donde M es la masa de un mol, es decir masa molar.

Para calcular la densidad de un gas a partir de otro gas, es necesario conocer la densidad de los gases. La fórmula general para la densidad relativa de un gas es la siguiente:

D(y)x = ρ(x) / ρ(y),

donde ρ(x) es la densidad de un gas, ρ(y) es la densidad del segundo gas.

Si sustituimos el cálculo de la densidad en la fórmula, obtenemos:

D (y) x \u003d M (x) / V m / M (y) / V m.

El volumen molar disminuye y permanece

D(y)x = M(x) / M(y).

Considerar uso práctico ley en el ejemplo de dos tareas:

• ¿Cuántos litros de CO 2 se obtendrán a partir de 6 mol de MgCO 3 en la reacción de descomposición de MgCO 3 en óxido de magnesio y dióxido de carbono (n.o.)?
• ¿Cuál es la densidad relativa del CO 2 para el hidrógeno y para el aire?

Primero resolvamos el primer problema.

n(MgCO3) = 6 moles

MgCO 3 \u003d MgO + CO 2

La cantidad de carbonato de magnesio y dióxido de carbono es la misma (una molécula cada uno), por lo tanto, n (CO 2) \u003d n (MgCO 3) \u003d 6 mol. A partir de la fórmula n \u003d V / V m, puede calcular el volumen:

V = nV m , es decir V (CO 2) \u003d n (CO 2) ∙ V m \u003d 6 mol ∙ 22,4 l / mol \u003d 134,4 l

Respuesta: V (CO 2) \u003d 134,4 l

Solución del segundo problema:

• D (H2) CO 2 \u003d M (CO 2) / M (H 2) \u003d 44 g / mol / 2 g / mol \u003d 22;
• D (aire) CO 2 \u003d M (CO 2) / M (aire) \u003d 44 g / mol / 29 g / mol \u003d 1.52.

Arroz. 3. Fórmulas para la cantidad de sustancia por volumen y densidad relativa.

Las fórmulas de la ley de Avogadro solo funcionan para sustancias gaseosas. No se aplican a líquidos y sólidos.

¿Qué hemos aprendido?

Según la formulación de la ley, volúmenes iguales de gases en las mismas condiciones contienen el mismo número de moléculas. En condiciones normales (n.c.), el valor del volumen molar es constante, es decir V m para gases es siempre 22,4 l/mol. De la ley se deduce que el mismo número de moléculas de diferentes gases en condiciones normales ocupan el mismo volumen, así como la densidad relativa de un gas en otro: la relación entre la masa molar de un gas y la masa molar del segundo. gas.

Cuestionario de tema

Informe de Evaluación

Puntuación media: cuatro Calificaciones totales recibidas: 261.

Doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas Evgeny Meilikhov

Introducción (abreviada) al libro: el número de Meilikhov EZ Avogadro. Cómo ver un átomo. - Dolgoprudny: Editorial "Intelecto", 2017.

El científico italiano Amedeo Avogadro, contemporáneo de A. S. Pushkin, fue el primero en comprender que el número de átomos (moléculas) en un átomo gramo (mol) de una sustancia es el mismo para todas las sustancias. El conocimiento de este número abre el camino para estimar el tamaño de los átomos (moléculas). Durante la vida de Avogadro, su hipótesis no recibió el debido reconocimiento.

La historia del número de Avogadro es el tema de un nuevo libro de Evgeny Zalmanovich Meilikhov, profesor del Instituto de Física y Tecnología de Moscú, investigador principal del Centro Nacional de Investigación "Instituto Kurchatov".

Si, como resultado de alguna catástrofe mundial, todo el conocimiento acumulado fuera destruido y solo una frase llegara a las futuras generaciones de seres vivos, entonces, ¿qué declaración, compuesta por el menor número de palabras, traería la mayor cantidad de información? Creo que esta es la hipótesis atómica: ... todos los cuerpos están compuestos de átomos, pequeños cuerpos que están en constante movimiento.
R. Feynman. Conferencias de Feynman sobre física

El número de Avogadro (constante de Avogadro, constante de Avogadro) se define como el número de átomos en 12 gramos del isótopo puro carbono-12 (12 C). Por lo general, se denota como N A, con menos frecuencia L. El valor del número de Avogadro recomendado por CODATA (grupo de trabajo sobre constantes fundamentales) en 2015: N A = 6.02214082(11) 10 23 mol -1. Un mol es la cantidad de una sustancia que contiene N A elementos estructurales (es decir, tantos elementos como átomos hay en 12 g 12 C), y los elementos estructurales suelen ser átomos, moléculas, iones, etc. Por definición, el átomo unidad de masa (a.e. .m) es igual a 1/12 de la masa de un átomo de 12 C. Un mol (gramo-mol) de una sustancia tiene una masa (masa molar), que, cuando se expresa en gramos, es numéricamente igual al peso molecular de esta sustancia (expresado en unidades de masa atómica). Por ejemplo: 1 mol de sodio tiene una masa de 22.9898 g y contiene (aproximadamente) 6.02 10 23 átomos, 1 mol de fluoruro de calcio CaF 2 tiene una masa de (40.08 + 2 18.998) = 78.076 g y contiene (aproximadamente) 6 . 02 10 23 moléculas.

A finales de 2011, en la XXIV Conferencia General de Pesos y Medidas, se adoptó por unanimidad una propuesta para definir el mol en una futura versión del Sistema Internacional de Unidades (SI) de forma que se evite su vinculación con la definición del gramo. Se supone que en 2018 el mol estará determinado directamente por el número de Avogadro, al que se le asignará un valor exacto (sin error) en base a los resultados de medición recomendados por CODATA. Hasta ahora, el número de Avogadro no se acepta por definición, sino como un valor medido.

Esta constante lleva el nombre del famoso químico italiano Amedeo Avogadro (1776-1856), quien, aunque él mismo no conocía este número, entendió que era un valor muy grande. En los albores del desarrollo de la teoría atómica, Avogadro planteó una hipótesis (1811), según la cual, a la misma temperatura y presión, volúmenes iguales de gases ideales contienen el mismo número de moléculas. Más tarde se demostró que esta hipótesis era una consecuencia de la teoría cinética de los gases y ahora se conoce como la ley de Avogadro. Se puede formular de la siguiente manera: un mol de cualquier gas a la misma temperatura y presión ocupa el mismo volumen, en condiciones normales igual a 22.41383 litros (las condiciones normales corresponden a presión P 0 \u003d 1 atm y temperatura T 0 \u003d 273.15 K ). Esta cantidad se conoce como el volumen molar del gas.

El primer intento de encontrar el número de moléculas que ocupan un volumen determinado lo hizo en 1865 J. Loschmidt. De sus cálculos se deduce que el número de moléculas por unidad de volumen de aire es 1,8·10 18 cm -3, que resultó ser unas 15 veces menor que el valor correcto. Ocho años más tarde, J. Maxwell dio una estimación mucho más cercana a la verdad: 1,9·10 19 cm -3. Finalmente, en 1908, Perrin da una estimación ya aceptable: N A = 6.8·10 23 mol -1 Número de Avogadro, encontrado a partir de experimentos sobre el movimiento browniano.

Desde entonces, se han desarrollado una gran cantidad de métodos independientes para determinar el número de Avogadro, y mediciones más precisas han demostrado que en realidad hay (aproximadamente) 2,69 x 10 19 moléculas en 1 cm 3 de un gas ideal en condiciones normales. Esta cantidad se llama número de Loschmidt (o constante). Corresponde al número de Avogadro N A ≈ 6.02·10 23 .

El número de Avogadro es una de las constantes físicas importantes que jugó un papel importante en el desarrollo de las ciencias naturales. Pero, ¿es una "constante física universal (fundamental)"? El término en sí no está definido y suele estar asociado a una tabla más o menos detallada de los valores numéricos de las constantes físicas que deben utilizarse en la resolución de problemas. En este sentido, las constantes físicas fundamentales a menudo se consideran aquellas cantidades que no son constantes de la naturaleza y deben su existencia solo al sistema de unidades elegido (como, por ejemplo, las constantes de vacío magnéticas y eléctricas) o acuerdos internacionales condicionales (tales, por ejemplo, la unidad de masa atómica). Las constantes fundamentales a menudo incluyen muchas cantidades derivadas (por ejemplo, la constante de los gases R, el radio del electrón clásico r e \u003d e 2 /m e c 2, etc.) o, como en el caso del volumen molar, el valor de algún parámetro físico relacionado a condiciones experimentales específicas que se eligen solo por razones de conveniencia (presión 1 atm y temperatura 273.15 K). Desde este punto de vista, el número de Avogadro es una constante verdaderamente fundamental.

Este libro está dedicado a la historia y desarrollo de métodos para determinar este número. La epopeya duró unos 200 años y en diferentes etapas se asoció con una variedad de teorías y modelos físicos, muchos de los cuales no han perdido su relevancia hasta el día de hoy. Las mentes científicas más brillantes tuvieron algo que ver con esta historia; baste nombrar a A. Avogadro, J. Loschmidt, J. Maxwell, J. Perrin, A. Einstein, M. Smoluchovsky. La lista podría seguir y seguir...

El autor debe admitir que la idea del libro no le pertenece a él, sino a Lev Fedorovich Soloveichik, su compañero de clase en el Instituto de Física y Tecnología de Moscú, un hombre que se dedicaba a la investigación y el desarrollo aplicados, pero que seguía siendo un romántico. físico de corazón. Esta es una persona que (uno de los pocos) continúa "incluso en nuestra era cruel" luchando por una verdadera educación física "superior" en Rusia, aprecia y, en la medida de sus posibilidades, promueve la belleza y la elegancia de las ideas físicas. . Se sabe que de la trama, que A. S. Pushkin presentó a N. V. Gogol, surgió una brillante comedia. Por supuesto, este no es el caso aquí, pero quizás este libro también sea útil para alguien.

Este libro no es una obra de "divulgación científica", aunque a primera vista pueda parecerlo. Discute la física seria contra algunos antecedentes históricos, usa matemáticas serias y discute modelos científicos bastante complejos. De hecho, el libro consta de dos partes (no siempre claramente delimitadas), diseñadas para diferentes lectores: algunos pueden encontrarlo interesante desde un punto de vista histórico y químico, mientras que otros pueden centrarse en el lado físico y matemático del problema. El autor tenía en mente un lector inquisitivo, un estudiante de la Facultad de Física o Química, no ajeno a las matemáticas y apasionado por la historia de la ciencia. ¿Existen tales estudiantes? El autor no sabe la respuesta exacta a esta pregunta, pero, basado en su propia experiencia, espera que la haya.

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