O Número de Avogadro É aquele que indica quantas partículas constituem um mol de matéria. Normalmente é designado pelo símbolo NPARA ou L, e tem uma magnitude extraordinária: 6,02 · 102,3, escrito em notação científica; se não for usado, deverá ser escrito por extenso: 602000000000000000000000.
Para evitar e facilitar seu uso, convém referir-se ao número de Avogadro chamando-o de toupeira; este é o nome dado à unidade correspondente a tal quantidade de partículas (átomos, prótons, nêutrons, elétrons, etc.). Assim, se uma dúzia corresponde a 12 unidades, uma toupeira engloba NPARA unidades, simplificando cálculos estequiométricos.
Matematicamente, o número de Avogadro pode não ser o maior de todos; mas fora do reino da ciência, usá-lo para indicar a quantidade de qualquer objeto ultrapassaria os limites da imaginação humana.
Por exemplo, uma toupeira de lápis implicaria na fabricação de 6,02 · 102,3 unidades, deixando a Terra sem seus pulmões de planta na tentativa. Como este exemplo hipotético, muitos outros abundam, o que nos permite vislumbrar a magnificência e aplicabilidade deste número para quantidades astronômicas..
SemPARA e a toupeira alude a quantidades exorbitantes de qualquer coisa, para que servem na ciência? Como afirmado no início: eles permitem que você “conte” partículas muito pequenas, cujos números são incrivelmente vastos, mesmo em quantidades insignificantes de matéria..
A menor gota de um líquido contém bilhões de partículas, assim como a quantidade mais ridícula de um determinado sólido que pode ser pesada em qualquer balança..
Para não recorrer a notações científicas, a toupeira vem em auxílio, indicando quanto, mais ou menos, você tem de uma substância ou composto em relação a NPARA. Por exemplo, 1 g de prata corresponde a cerca de 9,10-3 toupeira; Em outras palavras, esse grama "habita" quase um centésimo de NPARA (5,6 10vinte e um Átomos de Ag, aproximadamente).
Índice do artigo
Algumas pessoas acreditam que o número de Avogadro foi uma constante determinada por Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro de Quaregna e Cerreto, mais conhecido como Amedeo Avogadro; No entanto, este cientista-advogado, dedicado ao estudo das propriedades dos gases e inspirado na obra de Dalton e Gay-Lussac, não foi quem introduziu o NPARA.
Com Dalton, Amadeo Avogadro aprendeu que as massas de gases se combinam ou reagem em proporções constantes. Por exemplo, uma massa de hidrogênio reage completamente com uma massa de oxigênio oito vezes maior; quando tal proporção não foi cumprida, um dos dois gases permaneceu em excesso.
Com Gay-Lussac, por outro lado, ele aprendeu que os volumes dos gases reagem em uma relação fixa. Assim, dois volumes de hidrogênio reagem com um de oxigênio para produzir dois volumes de água (na forma de vapor, dadas as altas temperaturas geradas).
Em 1811, Avogadro condensou suas idéias para formular sua hipótese molecular, na qual explicava que a distância que separa as moléculas gasosas é constante, desde que a pressão e a temperatura não mudem. Essa distância, então, define o volume que um gás pode ocupar em um recipiente com barreiras expansíveis (um balão, por exemplo).
Assim, dada uma massa de gás A, mPARA, e uma massa de gás B, mB, mPARA e mB eles terão o mesmo volume em condições normais (T = 0ºC, e P = 1 atm) se ambos os gases ideais tiverem o mesmo número de moléculas; essa foi a hipótese, hoje lei, de Avogadro.
A partir de suas observações, ele também deduziu que a relação entre as densidades dos gases, novamente A e B, é a mesma de suas massas moleculares relativas (ρPARA/ ρB = MPARA/ MB).
Seu maior sucesso foi introduzir o termo 'molécula' como é conhecido hoje. Avogadro tratou hidrogênio, oxigênio e água como moléculas e não como átomos.
A ideia de suas moléculas diatômicas encontrou forte resistência entre os químicos no século XIX. Embora Amadeo Avogadro lecionasse física na Universidade de Torino, seu trabalho não foi muito bem aceito e, à sombra de experimentos e observações de químicos mais renomados, sua hipótese foi enterrada por cinquenta anos..
Mesmo a contribuição do conhecido cientista André Ampere, que apoiou a hipótese de Avogadro, não foi suficiente para que os químicos a considerassem seriamente.
Foi somente no Congresso de Karlsruhe, Alemanha, em 1860, que o jovem químico italiano Estanislau Cannizzaro resgatou o trabalho de Avogadro em resposta ao caos devido à falta de massas atômicas e equações químicas sólidas e confiáveis..
O que é conhecido como 'número de Avogadro', foi introduzido pelo físico francês Jean Baptiste Perrin, quase cem anos depois. Ele determinou um valor aproximado de NPARA por meio de métodos diferentes de seu trabalho sobre o movimento browniano.
O número de Avogadro e a toupeira estão relacionados; no entanto, o segundo existia antes do primeiro.
Conhecendo as massas relativas dos átomos, a unidade de massa atômica (amu) foi introduzida como um duodécimo de um átomo de isótopo de carbono 12; aproximadamente a massa de um próton ou nêutron. Desse modo, sabia-se que o carbono era doze vezes mais pesado que o hidrogênio; o que é equivalente a dizer, 12C pesa 12u, e 1H pesa 1 u.
No entanto, quanta massa alguém realmente iguala? Além disso, como seria possível medir a massa dessas pequenas partículas? Então surgiu a ideia do átomo de grama e da molécula de grama, que mais tarde foram substituídos pela toupeira. Essas unidades conectavam convenientemente o grama com o amu da seguinte forma:
12 g 12C = N ma
Uma série de átomos de N de 12C, multiplicado por sua massa atômica, dá um valor numericamente idêntico à massa atômica relativa (12 amu). Portanto, 12 g de 12C é igual a um átomo de grama; 16 g de 16Ou, para um átomo grama de oxigênio; 16 g CH4, uma molécula grama para metano e assim por diante com outros elementos ou compostos.
O átomo de grama e a molécula de grama, em vez de unidades, consistiam nas massas molares dos átomos e moléculas, respectivamente..
Assim, a definição de um mol passa a ser: a unidade designada para o número de átomos presentes em 12 g de carbono-12 puro (ou 0,012 Kg). E, por sua vez, N passou a ser denotado como NPARA.
Assim, o número de Avogadro consiste formalmente no número de átomos que constituem 12 g de carbono 12; e sua unidade é o mol e seus derivados (kmol, mmol, lb-mol, etc.).
As massas molares são massas moleculares (ou atômicas) expressas como uma função de moles.
Por exemplo, a massa molar de Odois é 32g / mol; ou seja, um mol de moléculas de oxigênio tem massa de 32 ge uma molécula de Odois tem uma massa molecular de 32 u. Da mesma forma, a massa molar de H é 1g / mol: um mole de átomos de H tem uma massa de 1 g, e um átomo de H tem uma massa atômica de 1 u.
Quanto custa uma toupeira? Qual é o valor de NPARA de modo que as massas atômica e molecular tenham o mesmo valor numérico que as massas molares? Para descobrir, a seguinte equação deve ser resolvida:
12 g 12C = NPARAMãe
Mas ma é 12 uma.
12 g 12C = NPARA12uma
Se for sabido quanto vale um amu (1.667 10-24 g), você pode calcular diretamente NPARA:
NPARA = (12g / 2 10-2,3g)
= 5.998 102,3 átomos de 12C
Este número é idêntico ao apresentado no início do artigo? Não. Embora os decimais trabalhem uns contra os outros, há cálculos muito mais precisos para determinar NPARA.
Se a definição de um mol é previamente conhecida, especialmente um mol de elétrons e a carga elétrica que eles carregam (aproximadamente 96.500 C / mol), conhecendo a carga de um elétron individual (1,602 × 10-19C), você pode calcular NPARA também desta forma:
NPARA = (96500 C / 1,602 × 10-19C)
= 6.0237203 102,3 elétrons
Este valor parece ainda melhor.
Outra forma de cálculo consiste em técnicas cristalográficas de raios X, utilizando uma esfera de silício ultra-puro de 1 kg. Para isso, utiliza-se a fórmula:
NPARA = n(Vou/ Vm)
Onde n é o número de átomos presentes na célula unitária de um cristal de silício (n= 8), e Vou e Vm são os volumes unitários de célula e molar, respectivamente. Conhecendo as variáveis para o cristal de silício, o número de Avogadro pode ser calculado por este método.
O número de Avogadro permite, em essência, expressar as quantidades abismais de partículas elementares em gramas simples, que podem ser medidas em balanços analíticos ou rudimentares. Não só isso: se uma propriedade atômica é multiplicada por NPARA, sua manifestação será obtida em escalas macroscópicas, visíveis no mundo e a olho nu..
Portanto, e com razão, esse número funciona como uma ponte entre o microscópico e o macroscópico. Muitas vezes é encontrada principalmente em físico-química, ao tentar vincular o comportamento de moléculas ou íons com o de suas fases físicas (líquido, gás ou sólido).
Na seção de cálculos, dois exemplos de exercícios foram abordados usando NPARA. Em seguida, prosseguiremos para resolver outros dois.
Qual é a massa de uma molécula de HdoisOU?
Se sua massa molar é conhecida como 18 g / mol, então um mol de moléculas HdoisOu tem massa de 18 gramas; mas a questão se refere a uma molécula individual, sozinha. Para então calcular sua massa, os fatores de conversão são usados:
(18g / mol HdoisO) · (mol HdoisO / 6.02 102,3 Moléculas HdoisO) = 2,99 · 10-2,3 g / molécula HdoisOU
Ou seja, uma molécula de HdoisOu tem uma massa de 2,99 · 10-2,3 g.
Quantos átomos de disprósio metálico (Dy) conterão um pedaço dele cuja massa é de 26 g?
A massa atômica do disprósio é 162,5 u, igual a 162,5 g / mol usando o número de Avogadro. Novamente, procedemos com os fatores de conversão:
(26 g) · (mol Dy / 162,5g) · (6,02 · 102,3 átomos Dy / mol Dy) = 9,63 · 1022 Átomos Dy
Este valor é 0,16 vezes menor que NPARA (9,63 · 1022/ 6.02 102,3) e, portanto, a referida peça tem 0,16 moles de disprósio (também sendo capaz de calcular com 26 / 162,5).
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