¿Qué es el número de Avogadro y para qué sirve?

Qué es el número de Avogadro

El número de Avogadro es el número de átomos que contiene un átomo-gramo o un Mol de cualquier elemento. Es astronómicamente grande y se llama así, en homenaje al físico italiano del siglo XIX, Amadeo Avogadro. Su valor por lo general se denota con las letras (L) o (N). 

Este número es de tal magnitud que casi escapa a nuestra comprensión. Basta decir que, en números redondos equivale a seiscientos mil trillones. Aún más, si midiéramos el agua de todos los océanos con una cuchara, el número de cucharas sería aproximadamente el número de Avogadro. 

A grandes rasgos: qué es el número de Avogadro

Tomando en cuenta el número de Avogadro podemos decir, que toda muestra de un elemento cuyo peso en gramos sea numéricamente igual a su masa atómica contiene  átomos.

Al saber que en un átomo – gramo hay  átomos, podemos calcular las masas reales de los átomos. De  igual forma,  como el número de átomos contenido en una masa dada de un elemento químico.

El Mol 

El número de Avogadro es la base para un concepto fundamental en química, el Mol. El Mol es una unidad que representa un conjunto de  elementos. 

En otras palabras, el Mol es una cantidad de sustancia que contiene tantas partículas como átomos hay en 12 gramos de carbono. Por otro lado, se puede decir que un Mol es una cantidad de sustancia que contiene el número de Avogadro de partículas. 

El significado de Mol, es muy importante cuando tratamos con conjuntos tan numerosos. Sobre todo, cuando pueden ser átomos, moléculas, electrones, iones y otras partículas estructurales fundamentales de la materia. 

En química es usual hablar de 1 Mol de átomos, 1 Mol de moléculas, etc. Entendiéndose que se tienen  unidades en cada caso.

Ejemplos del número de Avogadro

Si se hace referencia a 1 mol de hidrógeno, debe entenderse como 1 mol de moléculas de H2. Si queremos referirnos específicamente a la cantidad de  átomos, debemos indicar claramente que se trata de 1 mol de átomos de hidrógeno.

 Observemos los ejemplos expresados en la siguiente tabla: 

SustanciaSímbolo o fórmulaPartícula unitariaPartículas por mol
CobreCuátomoátomos de Cu
ZincZnátomoátomos de Zn
HidrógenoH2moléculamoléculas de
Monóxido de carbonoCOmoléculamoléculas de CO

Si se desea determinar la masa de un átomo sabiendo que su masa atómica es de 257 gramos, procedemos de la siguiente manera:

Sabemos que un átomo-gramo tiene 257 gramos y contiene  átomos.

Con estos datos podemos plantear una regla de tres.

602X1023 Átomos=257 gr.

            1 Átomo= X

X=(1 átomo×257gr)/(6,02×1023 átomo)=4,27×1023(-22) gr

Enunciado de la Ley de Avogadro

 En 1811 Amadeo Avogadro propuso una hipótesis para explicar lo que hoy se conoce como ley de Avogadro. La misma, establece lo siguiente: “igual número de moles de gases diferentes, medidos a la misma temperatura y presión ocupan volúmenes iguales”.

El volumen que ocupa un mol de gas en condiciones normales de temperatura y presión (a 0°C y 760mmg ó 1 atmósfera) se puede considerar como su volumen molar. El cual, es igual a 22,4 litros/mol.

Dicho de otra manera, 6,02 x 1023  moléculas de un gas en condiciones normales de temperatura y presión ocupan un volumen de 22,4 litros.

Expresión matemática de la Ley de Avogadro

Su expresión matemática es la siguiente fórmula:

V⁄n=K

Donde:

V: es el volumen del gas expresado en litros.

n: es la cantidad de sustancia medida en moles.

Y de la ley de los gases se tiene:

PV=nRT

Donde:

P: es la presión del gas expresada en atmósfera (atm), en milímetros de mercurio (mmHg) o en pascal (Pa).

V: es el volumen del gas expresado en litros.

n: es el número de moles.

R: es la constante universal de los gases ideales.

T: es la temperatura del gas.

Si se tienen dos gases, la ecuación anterior se transforma en:

V_1⁄n_1 =V_2⁄n_2

O también se puede escribir de la siguiente manera:

V_1⁄V_2 =n_1⁄n_2 

¿Para qué sirve el número de Avogadro?

  • Este principio es de gran ayuda para la comprensión experimental de la química. 
  • Dependiendo del elemento, los átomos poseen tamaños diferentes. El número de Avogadro sirve para determinar qué cantidad se necesita de cada sustancia. Todo esto, para obtener un número de átomos idénticos. 
  • Nos permite medir el número de partículas partiendo de parámetros como la masa. 
  • Se puede visualizar la estructura de las moléculas. 
  • Permite cuantificar partículas microscópicas. 
  • Es usado para realizar transformaciones de gramos a unidad masa atómica. 
  • Se utiliza en la resolución de ejercicios de estequiometría.
  • Es válido para gases reales a una presión baja y a temperaturas altas.

 Restricciones a tener en cuenta en la aplicación de la ley de Avogadro

  •  Para los gases ideales, la constante R es igual para todos los gases.
  • El volumen ocupado por una cantidad de gas a una presión y temperatura dadas, siempre será el mismo.
  • En condiciones estándar de 1 atmósfera de presión y 0 °C de temperatura, 1 mol de un gas ocupa un volumen de 22,414 litros.
  • Cuando se aumenta la cantidad de un gas, su volumen también aumentará al encontrarse en condiciones de presión y temperatura constantes.

Porciones microscópicas

Cuando estudiamos los átomos, nos damos cuenta de que son extremadamente microscópicos. Es por ello, que su masa resulta ser tan pequeña, que no puede ser apreciada por ninguna balanza existente. Por esta razón, en las reacciones químicas, no se trabaja con átomos individuales, sino con porciones de sustancias.

Es de conocimiento general, que los átomos reaccionan para formar moléculas mediante relaciones que corresponden a números enteros y sencillos. En ese sentido, en cualquier situación real de laboratorio, es necesario incrementar el tamaño de estas cantidades para que puedan ser vistas y pesadas. 

El químico utiliza una unidad de cantidad de sustancia denominada mol. Mediante una serie de experimentos, las técnicas modernas han logrado determinar el número de átomos contenidos en un átomo-gramo o mol. Como resultado, este número es el ya analizado con anterioridad y denominado número de Avogadro.

Según este principio, las últimas partículas de los gases elementales no son átomos. Por lo tanto, son consideradas moléculas y en volúmenes iguales (medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura) de gases distintos existe el mismo número de moléculas.

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