la mole e il numero di Avogadro
Diamo subito un'occhiata alla tavola periodica degli
elementi
... e ricordiamoci un po' di "fondamentali"
Il numero atomico (detto anche numero protonico) corrisponde al numero di protoni contenuti in un nucleo atomico.
In un atomo neutro il numero atomico è pari anche al numero di elettroni; in caso contrario l'atomo è detto ione, quindi uno ione ha un numero di elettroni maggiore (ione negativo) o minore (ione positivo) rispetto al numero di protoni
Si usa scrivere il numero atomico come pedice sinistro del simbolo dell'elemento chimico in questione: per esempio 6C, poiché il carbonio ha sei protoni.
A ogni numero atomico (cioè ad ogni numero di protoni nel nucleo) corrisponde un diverso elemento chimico, il quale viene collocato nella tavola periodica proprio in funzione del relativo valore di Z.
Atomi aventi stesso numero atomico ma con diverso numero di neutroni sono detti isotopi.
Quindi il numero di protoni nel nucleo è ciò che specifica l'elemento: se nel nucleo di un atomo ci sono 6 neutroni allora si tratta di carbonio, se ce ne sono otto allora diventa ossigeno; se i protoni sono 26 allora si tratta di ferro e se sono 79 allora è oro.
Se riuscissimo a togliere un protone dal nucleo del mercurio (che ne ha 80 e quindi di numero atomico 80) allora quell'atomo diventerebbe oro, realizzando il sogno degli alchimisti: questo nei laboratori di fisica nucleare si può fare, ma ha dei costi estremamente elevati in termini di apparecchiature e energie impiegate, per cui... il gioco non vale la candela (c'è di mezzo la forza forte!!!)
Ma abbiamo capito: se riuscissimo ad aggiungere un protone nel nucleo del ferro questo diventerebbe subito cobalto.
la mole
Ora, ricordando che la massa del protone e quella dell'elettrone sono praticamente uguali (e valgono 1 unità di massa atomica) (nel SI in unità di massa atomica (ouma), dove una unità di massa atomica equivale alla dodicesima parte della massa di un atomo di carbonio-12 (12C)). e che la massa dell'elettrone e quasi 2000 volte più piccola (e quindi influisce sulla quarta cifra significativa che esprime la massa dell'atomo), possimo dire che per misurare la massa atomica di un elemento o la massa molecolare di una molecola, basterà contare il numero di protoni e di neutroni presenti nel nucleo.
Un atomo di idrogeno pesa 1, un atomo di ossigeno pesa 16, un atono di ferro pesa 55,8 udm.
Ma allora, anche se non so quanti atomi ci sono, di sicuro potrò dire che in 1 grammo di idrogeno ci sono tanti atomi quanti in 16 grammi di ossigeno, e così via
sarebbe come se sapessi che una palla da tennis ha massa 57 grammi e una da basket ha massa 600grammi. Se chiedo: ci sono più palle da tennis in 50 kg di palle da tennis oppure ci sono più palloni da basket in 600 kg di palloni da basket?
Di sicuro la vostra risposta sarebbe che non c'è differenza nel numero (infatti sono 1000 in entrambi i casi.
E se chiedo: ci sono più palle da tennis in 50 tonnellate di palle da tennis oppure ci sono più palloni da basket in 600 tonnellate di palloni da basket?
Di sicuro la vostra risposta, anche questa volta, sarebbe che non c'è differenza nel numero (infatti sono 1.000000 in entrambi i casi).
E infine se chiedo: ci sono più palle da tennis in 50 girt (girt è una nuova e immaginaria unità di misura, appena inventata e che subito dimenticheremo) di palle da tennis oppure ci sono più palloni da basket in 600 girt di palloni da basket?
Anche questa volta, risponderete certamnete che non c'è differenza nel numero (però questa volta non sapremo dire qual'è questo numero numero).
Ma allora se una molecola di acqua pesa 18 udm e una di ferro pesa 56 udm, allora 18 girt di acqua contengono tante molecole come 56 girt di ferro.
Ecco, ci siamo: in una quantità in grammi pari al peso "atomico o melecolare di "qualcosa" c'è sempre lo stesso numero di atomi o molecole di quella cosa.
Questo numero è il numero di Avogadro
Il numero di Avogadro: 6,02214179 * 10^23
Per avere un'idea di quanto sia grande il numero di Avogadro, possiamo servirci delle seguenti visualizzazioni:
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Se si prendesse un numero di palle da tennis pari a quello di Avogadro (quindi una "mole" di palle da tennis) e le si disponesse in modo omogeneo su tutta la superficie terrestre, si raggiungerebbe un'altezza di cinquanta chilometri, ovvero più di sei volte l'altezza del monte Everest.
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Se si disponessero tali palle in un'unica fila essa avrebbe una lunghezza pari a circa 20 128 000 000 volte la larghezza di tutto il Sistema solare.
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Il numero di tazzine d'acqua contenute nell'Oceano atlantico è dell'ordine di grandezza del numero di Avogadro, così come il numero di molecole d'acqua in una tazzina.
