Número de Avogadro
El número de Avogadro, 6,02214076 × 10²³, es la cantidad de partículas que contiene un mol de cualquier sustancia.
El número de Avogadro es la cantidad de partículas (átomos, moléculas, iones…) que contiene un mol de cualquier sustancia. Su valor es 6,02214076 × 10²³ por mol, y desde 2019 es un valor exacto por definición en el Sistema Internacional de Unidades. Es el puente que conecta el mundo microscópico de los átomos con las masas que se miden en el laboratorio.
¿Qué es el número de Avogadro?
Los átomos y las moléculas son tan pequeños que contarlos de uno en uno es imposible. Para trabajar con cantidades manejables, los químicos agrupan las partículas en una unidad llamada mol, igual que una docena agrupa doce objetos. La diferencia es de escala: un mol agrupa 6,022 × 10²³ entidades.
Esa magnitud se denomina más rigurosamente constante de Avogadro (NA), porque tiene unidades (mol⁻¹), mientras que el «número» de Avogadro es el valor numérico adimensional. En la práctica se usan ambos nombres como sinónimos.
Origen del nombre
Rinde homenaje a Amedeo Avogadro (1776-1856), físico y químico italiano que en 1811 propuso que volúmenes iguales de gases distintos, a la misma presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas. Avogadro nunca calculó la cifra que lleva su nombre. Su hipótesis tardó décadas en aceptarse, hasta que Stanislao Cannizzaro la defendió en el Congreso de Karlsruhe de 1860.
El primer cálculo aproximado del número de moléculas en un volumen de gas lo hizo Josef Loschmidt en 1865. Jean Perrin determinó la constante con varios métodos experimentales a principios del siglo XX y propuso el nombre de «número de Avogadro»; por esos trabajos recibió el Premio Nobel de Física en 1926.
Redefinición de 2019
Hasta 2019, el mol se definía a partir de la masa: el número de átomos en 12 g de carbono-12. Desde el 20 de mayo de 2019, el SI fija el valor numérico de NA exactamente en 6,02214076 × 10²³ mol⁻¹ y define el mol como esa cantidad de entidades elementales. El cambio garantiza una definición estable, que no depende de ningún objeto concreto.
Relación con la masa y el volumen
- Masa molar (M): la masa de un mol, en gramos, coincide numéricamente con la masa atómica o molecular en unidades de masa atómica. El carbono tiene 12,01 u, así que su masa molar es 12,01 g/mol; el agua, 18,02 g/mol.
- Volumen molar de un gas: en condiciones de 0 °C y 1 atm, un mol de gas ideal ocupa aproximadamente 22,4 L, para cualquier gas (consecuencia de la hipótesis de Avogadro). Véase estado gaseoso.
Fórmulas de conversión
| Para calcular | Fórmula |
|---|---|
| Moles a partir de la masa | n = m / M |
| Partículas a partir de los moles | N = n × NA |
| Moles a partir de las partículas | n = N / NA |
| Masa de una partícula | m = M / NA |
Para hacerse una idea de la magnitud
Es un número gigantesco: unos 602 mil trillones de partículas. Por eso un mol de sustancia, aun siendo una cantidad perfectamente manejable (18 g de agua son apenas 18 mL, poco más que un buche), contiene un número astronómico de moléculas. Incluso una sola gota de agua, de unos 0,05 mL, alberga del orden de 10²¹ moléculas.
Ejercicios resueltos
1. ¿Cuántas moléculas hay en 18 g de agua (M = 18 g/mol)? ¿Y cuántos átomos?
n = 18 / 18 = 1 mol. Moléculas = 1 × 6,022 × 10²³ = 6,022 × 10²³ moléculas. Cada molécula de H₂O tiene 3 átomos: 3 × 6,022 × 10²³ = 1,807 × 10²⁴ átomos.
2. ¿Cuántos átomos hay en 10 g de hierro (M = 55,85 g/mol)?
n = 10 / 55,85 = 0,179 mol. Átomos = 0,179 × 6,022 × 10²³ = 1,08 × 10²³ átomos.
3. Calcula la masa en gramos de una sola molécula de agua.
m = M / NA = 18,02 g/mol / 6,022 × 10²³ mol⁻¹ = 2,99 × 10⁻²³ g.
4. ¿Cuántos moles son 4,5 × 10²⁴ moléculas de CO₂, y qué masa tienen (M = 44 g/mol)?
n = 4,5 × 10²⁴ / 6,022 × 10²³ = 7,47 mol. Masa = 7,47 × 44 ≈ 329 g.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el valor del número de Avogadro?
6,02214076 × 10²³ por mol. Desde la redefinición del SI en 2019 es un valor exacto, y para casi todos los cálculos basta con 6,022 × 10²³.
¿Quién descubrió el número de Avogadro?
Avogadro no lo calculó. Su hipótesis de 1811 permitió definirlo, Loschmidt hizo una primera estimación en 1865 y Perrin lo midió con precisión a comienzos del siglo XX.
¿Qué es un mol?
Es la unidad de cantidad de sustancia del SI: la cantidad que contiene exactamente 6,02214076 × 10²³ entidades elementales, ya sean átomos, moléculas, iones o electrones.
¿Por qué un mol de cualquier gas ocupa 22,4 L?
Porque, a igual presión y temperatura, volúmenes iguales de gases ideales contienen el mismo número de moléculas. A 0 °C y 1 atm, ese volumen es de unos 22,4 L por mol.
¿Se usa el número de Avogadro fuera de la química?
Sí, también en física, biología molecular y ciencia de materiales, siempre que haya que pasar de cantidades macroscópicas a número de partículas.
Referencias
- Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM). El Sistema Internacional de Unidades (SI), 9.ª edición, 2019.
- Perrin, J. (1913). Les Atomes. París: Félix Alcan.
- Chang, R. y Goldsby, K. Química. McGraw-Hill.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2024). «Número de Avogadro». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/numero-de-avogadro/
