La ley de Avogadro fórmula que cuando tenemos en volúmenes iguales los diferentes gases a temperatura y presión constantes contiene el mismo número de moléculas.
Cuando se quema algo, hay una reacción química; por ejemplo un árbol, el carbono de la madera está conectado al oxígeno del aire y se forma dióxido de carbono (CO2). Un átomo de carbono tiene la misma masa que 12 átomos de hidrógeno, y dos átomos de oxígeno tienen la misma masa que 32 átomos de hidrógeno. Por lo tanto, la proporción de las masas de carbono y oxígeno implicadas en la reacción es siempre 12:32 (3:8 simplificando). Cualquiera que sea la unidad que elijamos, la relación seguirá siendo la misma; 12 gramos de carbono siempre reaccionan con 32 gramos de oxígeno, 12 toneladas de carbono con 32 toneladas de oxígeno, etc.
Viendo un fuego ardiendo podemos estar seguros de que por cada átomo de carbono de madera habrá dos átomos de oxígeno del aire, y la proporción de sus masas será de 12:32 según la ley de Avogadro. Si ese es el caso, entonces 12 gramos de átomos de carbono son los mismos que 16 gramos de oxígeno. Si la masa atómica relativa de una sustancia es igual a n (es decir, su átomo es n veces más pesado que un átomo de hidrógeno), entonces la masa de un lunar de esta sustancia es n gramo. Un lunar es una medida de la cantidad de sustancia similar a un par, una docena o cien. Los calcetines en parejas son siempre dos, huevos en una docena siempre son 12; de la misma manera en el lunar de la materia, el número de átomos o moléculas es siempre el mismo.
Surgimiento de la Ley de Avogadro
¿ Pero cómo entendieron los científicos esto? Después de todo, los átomos son mucho más difíciles que contar monedas. Para responder a esta pregunta, recurrir a la investigación del químico italiano Amedeo Avogadro. Sabía que cuando una reacción química entre gases, la relación de los volúmenes de estos gases era la misma que su relación molecular. Por ejemplo, si 3 moléculas de hidrógeno (H2) reaccionan con una molécula de nitrógeno (N2) con la formación de 2 moléculas de amoníaco (NH3) el volumen de hidrógeno involucrado en la reacción es tres veces mayor que el volumen de nitrógeno. A partir de esto, Avogadro concluyó que el número de moléculas en dos volúmenes debería estar en una proporción de 3:1, o en otras palabras, que cantidades iguales de gas deben contener un número igual de átomos o moléculas – esta declaración es conocida por nosotros como la ley de Avogadro.
Avogadro no sabía exactamente cuántos átomos o moléculas deberían estar en una sola molécula de materia. Hoy sabemos: este número es 6 × 1023; lo llamamos el número Avogadro o Avogadro permanente y nos referimos al símbolo N. Durante varias décadas, la investigación de Avogadro permaneció fuera de la ciencia europea de la época. La mayoría de los historiadores tienden a explicar este curioso hecho por el hecho de que Avogadro trabajó en Turín, lejos de los centros científicos de Alemania, Francia e Inglaterra. De hecho, fue sólo cuando Avogadro vino a Alemania y presentó los resultados de su investigación allí que recibió el merecido reconocimiento.
Calcular el valor de N resultó ser un desafío. El físico francés Jean Perrin (Jean Perrin, 1870-1942) logró hacerlo sólo a principios del siglo XX. Sugirió varios métodos para encontrar ese número, y todos produjeron el mismo resultado. El más famoso de ellos se basa en la teoría cuantitativa del movimiento browniano desarrollado por Einstein. Estamos hablando del movimiento aleatorio continuo de pequeñas partículas como los granos de polen que bajo la influencia de temblores caóticos de átomos o moléculas de su entorno. El movimiento de estos granos de polen depende de la frecuencia de las colisiones y, por lo tanto, del número de átomos en el entorno material.
