Constante de Avogadro - Histórico de revisões

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2015-03-10T18:33:19Z
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[[File:Avogadro Amedeo.jpg|right|180px|thumb|[[Amedeo Avogadro]].]]

Em [[química]] e [[física]], a '''constante de Avogadro''' (símbolos: '''''L''''', '''''N''<sub>A</sub>''') é definida como sendo o número de partículas constituintes (normalmente [[átomos]] ou [[moléculas]]) por [[mol]] de uma determinada substância, em que o mol é uma das sete [[Unidades básicas do SI|unidades básicas]] do [[Sistema Internacional de Unidades]] (SI). A constante de Avogadro tem dimensões de mol recíprocas e seu valor é igual a 6,02214129 x 10<sup>23</sup> mol<sup>−1</sup>.<ref>{{Citar periódico

| ultimo = [[União Internacional de Química Pura e Aplicada]]

| primeiro = P. Peiser

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| coautores = H. S.

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| ano = 1992

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| titulo = Atomic Weight: The Name, Its History, Definition and Units

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}}</ref><ref>{{Citar periódico

| ultimo = [[União Internacional de Química Pura e Aplicada]]

| primeiro = H. P.

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| coautores = International Federation of Clinical Chemistry Committee on Quantities and Units

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| ano = 1996

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| titulo = Glossary of Terms in Quantities and Units in Clinical Chemistry (IUPAC-IFCC Recommendations 1996)

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| volume = 68

| numero = 4

| paginas = 957–1000

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| doi = 10.1351/pac199668040957

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As definições anteriores de quantidade química envolveram o '''número de Avogadro''', um termo histórico intimamente relacionado com a constante de Avogadro, porém definido de maneira diferente: o número de Avogadro foi inicialmente conceituado por [[Jean Baptiste Perrin]] como o número de átomos em um [[mol|grama por molécula]] de [[hidrogênio]]. Depois, foi redefinido como o número de átomos em 12 [[grama]]s do isótopo de [[carbono-12]] e, mais tarde, generalizado para relacionar quantidades de uma substância com o seu peso molecular.<ref>{{Citar livro|url=http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf |autor= |coautor= |título= |subtítulo= |idioma=inglês |edição=8 |local= |editora=[[Escritório Internacional de Pesos e Medidas]] |ano=2006 |página= |páginas=114–15 |isbn=92-822-2213-6 |acessodata=03 de março de 2014 }}</ref> Por exemplo, um grama de hidrogênio, o qual o número de massa é igual a 1 (número atômico 1), tem 6.022 × 10<sup>23</sup> átomos de hidrogênio. Do mesmo modo, 12 gramas de carbono-12, com o número de massa igual a 12 (número atômico 6), tem o mesmo número de átomos, 6.022 × 10<sup>23</sup>. O número de Avogadro é uma quantidade dimensional e tem o valor numérico da constante de Avogadro dada em unidades básicas.

A constante de Avogadro é fundamental para entender a composição das moléculas e suas interações e combinações. Por exemplo, uma vez que um átomo de oxigênio irá combinar com dois átomos de hidrogênio para formar uma molécula de água (H2O), percebe-se que, analogicamente, uma mol de oxigênio (6.022 × 10<sup>23</sup> de átomos de O) irá combinar com duas mol de hidrogênio (2 × 6.022 × 10<sup>23</sup> de átomos de H) para fazer uma mol de H2O.

Revisões no conjunto das unidades básicas do SI exigiram redefinições nos conceitos de quantidade química. Assim, o número de Avogadro e sua definição, foram preteridos em favor da constante de Avogadro e sua definição. Alterações nas unidades do SI são propostas a fim corrigir precisamente o valor da constante para exatamente 6.022 14X × 10<sup>23</sup> (expressa na unidade mol<sup>−1</sup>, ver as [[novas definições do SI]], em que um "X " no final de um número significa um ou mais dígitos finais ainda a serem estabelecidos).

==História==

A constante de Avogadro foi assim nomeada no início do [[século XIX]], pelo cientista italiano [[Amedeo Avogadro]], que em 1811 havia proposto pela primeira vez que o volume de gás (a uma dada pressão e temperatura) é proporcional ao número de átomos ou moléculas, independentemente da natureza desse gás.<ref>{{Citar periódico |ultimo=Avogadro |primeiro=Amedeo |autorlink=Amedeo Avogadro |coautores= |ano=1811 |mes= |titulo=Essai d'une maniere de determiner les masses relatives des molecules elementaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons|journal = Journal de Physique |jornal= |volume=73 |numero= |paginas=58–76 |id= |url= |acessadoem=}}</ref> O físico francês Jean Perrin, em 1909, propôs nomear a constante em honra a Avogadro.<ref name="Perrin">{{Citar periódico |ultimo=Perrin |primeiro=Jean |autorlink=Jean Baptiste Perrin |coautores= |ano=1909 |mes= |titulo=Mouvement brownien et réalité moléculaire |jornal=[[Annales de chimie et de physique]] |volume=18 |numero= |paginas=1-114 |id= |url= |acessadoem=}}</ref> Perrin ganhou o [[Prêmio Nobel de Física]], devido, em grande parte, a seu trabalho na determinação da constante de Avogadro por meio de vários métodos diferentes.<ref>{{citar web|url=http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1926/press.html |título=Award Ceremony Speech |publicado=Nobelprize |autor=Oseen, C.W. |data=1926 |língua=inglês}}</ref>

O valor da constante de Avogadro foi indicado, primeiramente, por [[Johann Josef Loschmidt]] que, em 1865, estimou que o diâmetro médio das moléculas de ar é equivalente a calcular o número de partículas de um determinado volume de gás.<ref>{{Citar periódico |ultimo=Loschmidt |primeiro=J. |autorlink=Johann Josef Loschmidt |coautores= |ano=1865 |mes= |titulo=Zur Grösse der Luftmoleküle |jornal=Sitzungsberichte der kaiserlichen Akademie der Wissenschaften Wien |volume=52 |numero= |paginas=395–413 |id= |url= |acessadoem=}}</ref> Esse último valor, o número <math>n_0</math> da [[densidade]] das partículas em um [[gás ideal]], é chamado de [[constante de Loschmidt]] (em sua homenagem), e está relacionada com a constante de Avogrado, ''N''<sub>A</sub>, por:

:<math>n_0 = \frac{p_0N_{\rm A}}{RT_0}</math>

onde ''p''<sub>0</sub> é a [[pressão]], ''R'' é o [[Constante universal dos gases perfeitos|gás constante]] e ''T''<sub>0</sub> é a [[temperatura absoluta]]. A ligação com Loschmidt é dada pela raiz do símbolo ''L'', muitas das vezes utilizado para a constante de Avogadro, e que, na literatura [[língua alemã|alemã]], pode se referir, pelo mesmo nome, a ambas constantes, distinguindo-se apenas pelas [[unidade de medida|unidades de medida]].<ref>{{Citar periódico |ultimo=Virgo |primeiro=S.E. |autorlink= |coautores= |ano=1933 |mes= |titulo=Loschmidt's Number |jornal=Science Progress |volume=27 |numero= |paginas=634–49 |id= |url=http://gemini.tntech.edu/~tfurtsch/scihist/loschmid.html |acessadoem=}}</ref>

Determinações precisas do número de Avogadro requererem a medição de uma única quantidade em ambas as escalas, atômicas e macroscópicas, usando a mesma unidade de medição. Isso se tornou possível quando, em 1910, o físico americano [[Robert Millikan]] mediu a [[carga do elétron|carga de um elétron]]. A carga elétrica por mol de elétrons é uma constante chamada de [[constante de Faraday]], e é conhecida desde 1834, quando [[Michael Faraday]] publicou seus trabalhos sobre [[eletrólise]]. Ao dividir a carga de um mol de elétrons pela carga de um único elétron, o valor obtido é o número de Avogadro.<ref>{{Citar web|url=http://physics.nist.gov/cuu/Constants/historical1.html |título=Introduction to the constants for nonexperts |língua=inglês}}</ref> Desde 1910, novos cálculos têm determinado com mais precisão os valores para a constante de Faraday e para a carga elementar.

Perrin, originalmente, propôs o nome, número de Avogadro (''N''), para se referir à quantidade de moléculas contidas em um mol de [[oxigênio]] (exatamente 32 g de oxigênio, de acordo com as definições do período), e este termo ainda é amplamente utilizado, especialmente em trabalhos preliminares.<ref>{{Citar livro|url=http://cengagesites.com/academic/kotz.cfm?site=2719&section=home |autor=Kotz,John C. |coautor=Treichel, Paul M. |título=Chemistry and Chemical Reactivity |subtítulo= |idioma= |edição=7 |local= |editora=Brooks/Cole |ano=2008 |página= |páginas= |isbn=0-495-38703-7 |acessodata= }}</ref> A alteração do nome para constante de Avogadro (''N''<sub>A</sub>) veio com a introdução do mol como uma unidade básica no Sistema Internacional de Unidades (SI) em 1971, que reconheceu a [[quantidade de substância]] como uma [[análise dimensional]] independente. Com esse reconhecimento, a constante de Avogadro era não mais um número puro, mas uma unidade de medida, o mol recíproco (mol<sup>−1</sup>).<ref>{{Citar periódico |ultimo=de Bièvre |primeiro=P. |autorlink= |coautores=Peiser, H.S. |ano=1992 |mes= |titulo=Atomic Weight'—The Name, Its History, Definition, and Units |jornal=Pure and Applied Chemistry |volume=64 |numero= |paginas=1535–43|doi = 10.1351/pac199264101535}}</ref>

Embora seja raro usar outras unidades de quantidade de substância que não sejam o mol, a constante de Avogadro também pode ser expressa em outras unidades, como a libra mol (lb-mol) e a lince mol (oz-mol).

:''N''<sub>A</sub> = 2.73159757 × 10<sup>26</sup> (lb-mol)<sup>−1</sup> = 1.707248479 x 10<sup>25</sup> (oz-mol)<sup>−1</sup>

== O valor da constante ==

A constante de Avogadro é reavaliada à medida que novos métodos, mais precisos e exatos, são desenvolvidos. Atualmente, a [[CODATA]] (CODATA, 2010)<ref>NIST. '''Avogadro constant'''. Disponível em: Fonte: http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html. Acesso em: 24 jun. 2011.</ref> recomenda o valor para a constante de Avogadro como sendo:

<center><math>N_a = 6,022 \quad 141 \quad 29(27) \times 10^{23} \quad mol^{-1} </math> (notação concisa)</center>

<center> ou </center>

<center><math>N_a = (6,022 \quad 141 \quad 29 \pm 0,000 \quad 000 \quad 27) \quad \times 10^{23} \quad mol^{-1} </math></center>

Este é o melhor valor estimado para esta constante, conhecido também como '''valor verdadeiro convencional (de uma grandeza)'''<ref>INMETRO. '''Vocabulário internacional de termos fundamentais e gerais de metrologia'''. Disponível em:http://www.materiais.ufsc.br/Disciplinas/metodosmat/vim.pdf. Acesso em: 24 jun. 2011.</ref> .

== Exemplo de cálculo de massa ==

Vamos calcular, por exemplo, a massa de um átomo de alumínio em ''gramas''. Consideraremos que o número de Avogadro é <math>N_a</math> = 6 × 10<sup>23</sup>.

* Primeiro temos que descobrir a massa molar do átomo de alumínio, que é numericamente igual à '''massa atômica''' do alumínio (27 [[unidade de massa atômica|u]]). Ou seja, <math>M_{Al} = 27 \,\mbox{g/mol}</math>.

* Sabendo isso, temos que 27 g de alumínio (Al) correspondem a 1 mol de átomos ou 6 × 10<sup>23</sup> átomos. Resta descobrir a massa ''m'' que corresponde a 1 átomo de alumínio .

* Tendo isso em vista, concluímos, fazendo uma proporção simples, que <math>m = \frac{27 \,\mbox{g}}{6\cdot 10^{23}}</math> ou <math>m = 4{,}5 \cdot 10^{-23} \,\mbox{g}</math>. Esse resultado é a massa do átomo de alumínio em gramas.

== Veja também ==

* [[mol]]

* [[Massa atômica]]

* [[Massa molar]]

* [[Amedeo Avogadro]]

{{referências|col=2}}

[[Categoria:Grandezas físicas]]

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