Ingeniería de Petróleo y gas natural

[pic 1]APELLIDOS Y NOMBRES: Ilizarbe Sillo Neils

CÓDIGO: 20230365E

ESPECIALIDAD: Ingeniería de Petróleo y gas natural

PROFESOR: Minaya Ames Carlos Enrique

Una nueva definición para el mol basada en la constante de Avogadro: un viaje desde la física a la química

El mol se añadió recientemente a las unidades básicas del SI, pese a que la molécula gramo (su predecesor) ya haya estado en uso. Se ha publicado una propuesta para que puedan establecer una nueva definición de mol que se basaría en un valor fijo para la constante de Avogadro, esta traería consigo incertidumbres relativas, aunque la propuesta no tendría mucho impacto, se estimuló un debate sobre el mol y la naturaleza de la cantidad de sustancia.

1.        La molécula gramo

Las ideas implícitas en nuestra compresión actual de la termodinámica y la teoría cinética fueron desarrolladas en el siglo XIX, el centro de estos desarrollos fue cuando descubrieron que la materia que reacciona químicamente no lo hace entre masas iguales, actualmente el estudio de este fenómeno es llamado estequiometria.

Otro desarrollo en el siglo XIX que nos ayudó en nuestra compresión actual de la naturaleza química de la materia fue cuando Avogadro vio que volúmenes iguales de gases ideales a la misma temperatura y presión tenían la misma cantidad de partículas, conocido actualmente como la ley de Avogadro, proporciona la motivación para formular expresiones para la cantidad de una muestra con otra, el mejor ejemplo de la formulación es la molécula gramo.

(a) Ostwald y Nernst

Cuando Ostwald y Nernst escribieron sus libros de texto, usar el término molécula gramo era común, un ejemplo muy usado es “la presión que una molécula g de un gas ejerciera sobre las paredes”, sin embargo, la frase no hace referencia ni a la masa ni al número de entidades, su uso es como una forma de referirse al tamaño de la muestra.

(b) Einstein

Einstein utilizo un ejemplo del uso del término molécula gramo en su investigación que dio lugar a una determinación de la constante de Avogadro, se publicó cuando la hipótesis atomista se convirtió en un principio para la química,

Einstein apoyo la hipótesis y tuvo una idea de cómo las leyes de la termodinámica y la teoría cinética podrían unirse, su argumento comenzó con fórmula que fue derivada por Van´t Hoff. Lo explico con la siguiente frase ‘Sean disueltas z moléculas gramo de un no electrolito en un volumen V”, posteriormente fijó z = n/N donde existen “n” partículas suspendidas y “N” significa el número real de moléculas en una molécula gramo, luego de la fórmula Stokes-Sutherland-Einstein se reorganizo para dar: = 6πηD … (  ), donde “a” es el radio de las partículas, “η” la viscosidad de la solución y D es el coeficiente de difusión.

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Posteriormente Einstein argumento su disertación doctoral para derivar una fórmula para el cambio en la viscosidad de una solución cuando las moléculas de radio “a” se disolvieron en ella, primero desarrolló una fórmula que relacionaba el cambio de viscosidad con el volumen total de moléculas disueltas por unidad de volumen de solución, esta fórmula podría reorganizarse para dar: 3 =

10πρ3   (η∗η − 1) … (  ), donde “M” es el peso molecular de las moléculas disueltas,

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“ρ” es la masa de la sustancia disuelta por unidad de volumen, “η” es la viscosidad del solvente y “η*” es la viscosidad de la solución. En ambos casos, la molécula gramo se introduce en el argumento para cuantificar el número de moléculas en una muestra, la combinación de las fórmulas (α) y (β), permitió hallar el número real de moléculas contenidas en la molécula gramo, siendo el valor: 6.56 × 1023

(c) Perrin

Perrin hizo mediciones de movimiento browniano y junto con las fórmulas de Einstein determinó un valor de 6.7 × 1023 para N. Perrin dijo que este número

(N) es una constante universal.

Einstein usa la molécula gramo para referirse a un numero de moléculas mientras Perrin para referirse a una masa de material especificada según su peso atómico.

2.        Avances en la determinación de la constante de Avogadro

Otro avance importante en la historia de la constante de Avogadro fue el uso de difracción de cristal de rayos X para medir la dimensión de la celda unitaria en un cristal y una medición del peso atómico del material, con la ayuda de esto se pudo determinar la constante de Avogadro, la siguiente gran mejora para la incertidumbre de la constante de Avogadro llego con la primera medición basada en un cristal de silicio, el método rayos X da un valor de la constante de red. La incertidumbre del resultado estuvo dada por algo químico por primera vez en la historia de la constante Avogadro, ya que mayormente era algo físico.

1. La “unidad de masa química”, “numero de moles”, y cantidad de sustancia

Aunque las mejoras en los métodos experimentales en la física permitieron determinar la constante de Avogadro, es difícil encontrar interés en formalizar el

termino molécula-gramo. Stille explico como el termino molestaba ya que se utilizaba de dos maneras diferentes, la primera manera fue como una unidad de masa a través de la ecuación cuantitativa y la segunda fue “Molzahl” que literalmente significa número de moles que fue definida por otra ecuación.

4.        La definición de 1971 del mol

En 1970 la IUPAC publico una definición de cantidad de sustancia en esta definición de sustancia se enfatizó que el termino número de moles no debería utilizarse, esta observación se respalda por ejemplo de que no se usaría el termino número de kilogramos, pero no tiene en cuenta lo que dice Stille.

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