El Número de Avogadro

Avogadro
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Dado que dejo copia de todos los artículos que escribo (es una modo de hacer poco a poco unos buenos apuntes); me he dado cuenta de que hay ciertos temas en los que insisto mucho y llega un momento en que quizá repita demasiado ciertas ideas. Así pues no queda mas remedio que explorar nuevos campos. El caudal del conocimiento científico actual es tan amplio que resulta totalmente imposible de agotar. En esta ocasión me voy a centrar en un número muy curioso llamado el Número de Avogadro. Se llama así en honor a un químico del siglo XIX de nacionalidad italiana (¿Cuándo hallaremos a un célebre científico español en la Historia?). Su nombre era Amedeo Avogadro y fue profesor de física en la Universidad de Turín desde 1820 hasta su muerte (“Wikipedia”).

EL NÚMERO DE AVOGADRO

El Anuario del Observatorio Astronómico de Madrid, publica año tras año un amplio listado de las llamadas constantes fundamentales. Se trata de valores de ciertas magnitudes que permanecen invariables en el Universo. El Número Pi es una constante y la cito porque sin duda es la más conocida. En efecto si tomamos una circunferencia cualquiera; sea el borde de un vaso, la rueda de un carro o una circunferencia tan grande como La Tierra; siempre se cumple que dividiendo la mitad de la longitud entre el radio obtenemos invariablemente el número 3,1416……por eso decimos que este número es una constante. Hay otras muchas como por ejemplo la velocidad de la luz que es a efectos prácticos y en el vacío de 300.000 Km. por segundo y siempre es la misma.

Antes de explicar que es el Número de Avogadro conviene señalar que durante los siglos XIX y XX; se produjeron notables avances en el conocimiento de la materia y se determinó que hay unas 100 partículas llamada elementales (átomos) que a su vez no obstante están formados por partículas aún más elementales (electrones, protones y neutrones principalmente). Puesto que los electrones tienen muchísima menor masa que los protones y neutrones, se admite a muchos efectos que la masa o el peso de un átomo es la suma del peso de sus protones y neutrones.

El problema es que lo que pesa un átomo es insignificante comparado con los pesos que actualmente utilizamos y entonces se recurrió al artificio de trabajar con masas relativas. Al carbono se le atribuye la masa 12; sin especificar para nada si son gramos, kilos o cualquier otra unidad de medida que usamos en la vida cotidiana. A un elemento que pesa el doble la masa 24; a uno que pese la mitad 6 y así sucesivamente. En un átomo de carbono hay 6 protones y 6 neutrones. Un protón pesa aproximadamente lo mismo que un neutrón y por ello cuando decimos que el peso atómico del carbono es 12; lo que estamos diciendo es que el número que indica el peso atómico de un elemento es igual a la suma de sus protones mas sus neutrones. El hierro por ejemplo que tiene 26 protones y 30 neutrones y por ello su masa atómica es 56. Así podríamos continuar con los aproximadamente 100 elementos químicos que constituyen la materia de la que está formado el Universo.

Fijada esta posición se definió el concepto de mol que se define como la expresión de la masa atómica de un elemento en gramos. Un mol de agua son 18 gramos de agua, porque el peso atómico del agua son 18; es decir la suma de 16 (peso atómico del átomo de oxigeno),más dos de la suma de los 2 átomos de hidrógeno. Como es sabido el agua está formada por una enorme cantidad de moléculas cada una de las cuales está formada por dos átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno. En el caso del hierro y puesto que su masa atómica es 56; un mol de hierro son 56 gramos de hierro. En realidad, es 55,84 pero a nuestros efectos podemos considerar que son 56.

Pues bien el genial descubrimiento de Avogadro consistió en demostrar que en un mol de una sustancia cualquiera había siempre el mismo número de átomos o moléculas. Este número es muy elevado, en concreto el resultado de multiplicar 6,0221 por un uno seguido de 23 ceros. A esta cantidad es a lo que se llama el Número de Avogadro, al que llamaremos en lo sucesivo NA. De este modo si tenemos 18 gramos de agua resulta que tenemos NA moléculas de agua. Si tenemos 16 gramos de oxigeno tendremos, NA asimismo átomos de oxigeno y si tenemos un gramo de hidrógeno tendremos, NA átomos de hidrógeno.

Los átomos se suelen representar como bolitas. Es una simplificación de la realidad pues un átomo es algo similar a un sistema solar en miniatura con los electrones girando en torno a un núcleo. No obstante a ciertos efectos se puede suponer que son en efecto bolas diminutas, tan diminutas que a menudo oscilan entre 1 y 2 angstrom y menos aún. Un angstrom es una longitud tan diminuta que en un milímetro caben 10 millones de angstrom. Actualmente tanto en el terreno de la geología (cristalografía); como en otros campos se estudian con detalle la estructura y el tamaño de los diferentes átomos; así como el modo en el que se ordenan para formar muchos de los materiales de uso cotidiano como el hierro. En este caso como en muchos otros lo que sabe es que los átomos de hierro se disponen formando una especie de celdillas, (celdillas elementales); todas iguales que se extienden en las tres dimensiones del especio. Cada celdilla tiene un número concreto de átomos y unas medidas determinadas.

Un cubo de hierro de 1 cm. de arista; es decir un centímetro cúbico de hierro, pesará 7,87 gramos. Si en 56 gramos tenemos un número de átomos igual a NA en sólo 7,87 gramos es sencillo saber que serán 8, 411 multiplicado por un uno seguido de 22 ceros. A este mismo resultado deberemos llegar si sabemos las medidas de las celdillas elementales y el número de átomos que hay en cada una. Podía ponerme ahora a hacer este problema; pero me parece que por hoy ya está bien de números y además tengo que reconocer que aún debo estar un poco mas entrenado de lo que estoy en este tipo de problemas. A lo peor meto la pata y no me gustaría; pese a aquello de que es de humanos errar.

En la Red hay abundante información sobre el científico que dio nombre a tan célebre número. De una de estas páginas tomé la imagen de Amedeo Avogadro (Mundo Científico. 3-12-2012. Mónica). Hay otras imágenes de este célebre químico en las que sale menos favorecido; por eso elegí esta. Termino diciendo ya un poco en broma, que el Número de Avogadro sirve para evaluar los conocimientos de química de una persona. A quien le suene algo este Número es que algo de química sabe.

Rogelio Meléndez Tercero

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