En
este año 2018 unos científicos han publicado que han determinado el número de
Avogadro con un error menor que 20 átomos por cada mil millones de átomos.
En
1811 el italiano Amadeo Avogadro (1776-1856) fue el primero que se dio cuenta
de que, en las mismas condiciones de presión y temperatura, el mismo volumen de
distintas sustancias gaseosas contiene el mismo número de partículas (llamadas
moléculas). Por ejemplo, un litro de oxígeno, un litro de nitrógeno y un litro
de vapor de agua contienen todos ellos el mismo número de moléculas (si están a
la misma presión y temperatura). La importancia y validez de este fenómeno no
fueron reconocidas por la comunidad científica hasta bastantes años después de
que Avogadro lo descubriera. Sin embargo, Avogadro no dio realmente un valor al
número que lleva su nombre. El primero que intentó determinar al número de
moléculas en una cierta cantidad de gas fue el austríaco Josef Loschmidt; y el primero que usó la
expresión “número de Avogadro” fue el francés Jean Baptiste Perrin, quien en
1909 consideró a dicho número como una constante universal.
Una
forma muy útil de cuantificar la cantidad de una sustancia determinada es
usando el concepto de “mol”. La unidad llamada “mol” no mide la masa, sino el
número de entidades o partículas. Un mol de cualquier sustancia,
independientemente de la que ésta sea, contiene siempre el mismo número de
partículas, y ese número de partículas lo llamamos número de Avogadro, o
constante de Avogadro, y es igual a aproximadamente 6,022x1023. El
número de Avogadro es una magnitud increíblemente grande: un seis seguido de 23
ceros. Este número se puede usar para contar diferentes cosas, similarmente a
como usamos el término “docena”. Podemos tener una docena de huevos, una docena
de lápices, etc.; y podemos tener un número de Avogadro (mol) de moléculas,
átomos, electrones, etc.
Mediante
el paso de corriente eléctrica se puede depositar una determinada masa de una
sustancia, por ejemplo un mol de un metal, y usar las leyes de Faraday.
Midiendo la corriente eléctrica necesaria para depositar dicho mol, y
conociendo cuál es la carga de un electrón, podemos determinar cuántos
electrones hay en un mol de electrones, y así determinar experimentalmente el
número de Avogadro con bastante precisión. Obviamente hay otros métodos para
determinar el número de Avogadro, por ejemplo usando difracción de rayos-x. Sin
embargo, el valor del número de Avogadro no se conoce con exactitud.
Actualmente
el número de Avogadro se suele referir a una exacta cantidad de masa de un
determinado elemento, por ejemplo, un mol de carbono-12 contiene el número de
Avogadro de átomos de carbono-12, lo cual equivale a 0.012 kilogramos del
isótopo carbono-12. Podemos pesar esa
cantidad de carbono con bastante precisión, pero la medida de la pesada siempre
tiene un error, aunque sea pequeño; por tanto, tampoco podemos saber
exactamente el número de partículas que hay.
El número de Avogadro, y el
concepto de mol, nos permiten intercambiar las magnitudes entre el mundo
macroscópico (gramos, litros, etc.) y el mundo submicroscópico (moléculas,
átomos, electrones, etc.), pero siempre con inexactitud debido a las medidas
experimentales.
El número de Avogadro se
relaciona con la constante de Planck y con la constante de Boltzman, siendo
ambas constantes físicas universales. Cuando decimos “constantes físicas
universales”, nos referimos a que éstas determinan que el universo sea como es.
Sin embargo, es un error considerar al número de Avogadro como una constante
física universal, en vez de lo que es, un número dividido por unidad de materia
(mol) o una constante de proporcionalidad que permite la conversión coherente
entre varias magnitudes. El número de Avogadro es una construcción humana. Las
constantes de Planck y de Boltzman, y la velocidad de la luz no son
construcciones humanas, sino valores que aparecen en la naturaleza. Pero decir
que no son construcciones humanas, sino naturales, ¿qué significa exactamente?
¿Las contantes físicas podrían haber haber aparecido en el Universo sin una
mente que las fijara, similarmente a como nosotros hacemos con el número de
Avogadro?
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