Wikipedia

Cantidá de sustancia

El Sistema Internacional d'Unidaes (SI) define la cantidá de sustancia como una unidá fundamental que ye proporcional al númberu d'entidaes elementales presentes. La constante de proporcionalidad depende de la unidá escoyida pa la cantidá de sustancia; sicasí, una vegada fecha esta eleición, la constante ye la mesma pa tolos tipos posibles d'entidaes elementales.[1] La identidá de les "entidaes elementales" depende del contestu y tien d'indicase; polo xeneral estes entidaes son: átomos, molécules, iones, o partícules elementales como los electrones. La cantidá de sustancia dacuando denominar como cantidá química..

La unidá SI pa la cantidá de sustancia, que ye una de les unidaes fundamentales del SI, ye'l mol. El mol defínese como la cantidá de sustancia que tien un númberu d'entidaes elementales como átomos hai en 12 g de carbonu-12. Esi númberu ye equivalente a la Constante de Avogadro,NA, que tien el valor[2] de 6,02214179 (30) . 1023 o= mol-1. El trabayu de precisión tien de tar alredor de 50 partes per mil millones y ta llindáu pola incertidume nel valor de la constante de Planck. Téngase en cuenta que nel marcu del SI, la constante de Avogadro tien unidaes, polo que ye incorreutu referise a ella como'l númberu de Avogadro”, una y bones un númberu” supónse que ye una cantidá ensin dimensiones. Con mol como unidá, la constante de proporcionalidad ente la cantidá de sustancia y el númberu d'entidaes elementales ye 1 /NA.

Nun hai nenguna razón pa esperar que la masa de cualquier númberu enteru d'átomos de carbonu-12 tenga de ser igual a esautamente 12 g, del que s'esprende que'l númberu de Avogadro exactu nun ye necesariamente un enteru. Dempués de too, la definición de gramu ye que ye 1/1000 d'un kilogramu, y la definición d'un kilogramu ye que ye la masa del kilogramu prototipu, un cilindru sólidu, que se caltién nuna caxa fuerte en Francia, fecha d'una aleación de platín-iridiu, y que polo tanto nun tien nenguna rellación particular colos átomos de carbonu-12 (ver tamién Kilogramu).

Por cuenta de que hai qu'estremar ente les magnitúes físiques y les sos unidaes, ye desaparente pa referise a la cantidá de sustancia como'l "númberu de mol"," tal como ye desaparente pa referise a la cantidá física de llargor como "el númberu de metros.[3]

La única otra unidá de cantidá de sustancia anguaño n'usu ye la llibra mol (símbolu: lb-mol.), que s'utiliza dacuando n'inxeniería química nos Estaos Xuníos.[4][5]1 lb-mol ≡ 453.592 37 mol (esta rellación ye exacta, a partir de la definición de llibra de pesu internacional).

Terminoloxía editar

Cuando se cita una cantidá de sustancia, ye necesariu especificar la entidá arreyada (sacantes que nun haya peligru de nenguna ambigüedá). Un mol de cloru puede referise tanto a átomos de cloru (como en 58,44 g de cloruru de sodiu) o a molécules de cloru (como en 22,711 dm³ de cloru gas en condiciones estándar). La manera más simple d'evitar l'ambigüedá ye sustituyir el términu “sustancia” pol nome de la entidá y/o citar la fórmula empírica. Por casu:

cantidá de cloroformu, CHCl3
cantidá de sodiu, Na
cantidá d'hidróxenu (átomos), H
n(C2H4)

Esto puédese considerar como una definición téunica de la pallabra “cantidá”, un usu que tamién s'atopa nos nomes de ciertes cantidaes derivaes (ver más palantre).

Cantidaes derivaes editar

Cuando la cantidá de sustancia entra nuna cantidá derivada, polo xeneral nel denominador: estes cantidaes conócense como “cantidaes molares”. Por casu, la cantidá que describe'l volume ocupáu por una cantidá de sustancia dao denominar volume molar, ente que la cantidá que describe la masa d'una cantidá de sustancia dao ye la masa molar. Les cantidaes molares indíquense dacuando pol subíndice llatín “m” nel símbolu, por casu, Cp,m, la capacidá calorífica molar a presión constante: el subíndice puede omitise si nun hai riesgu d'ambigüedá, como asocede de cutiu nel casu de compuestos químicos puros.

La principal cantidá derivada na que la cantidá de sustancia entra nel numberador ye la concentración molar, c,[6] sacante en química clínica onde se prefier el términu concentración de sustancia[7] (pa evitar cualesquier posible ambigüedá con concentración en masa). El nome concentración molar ye incorreutu, Concentración molar tien de referise a una concentración por mol, esto ye, una fracción de cantidá. L'usu de “molar” como unidá igual a 1 mol/dm³, símbolu M, ye frecuente, pero non (hasta mayu de 2007) totalmente aceptada pola IUPAC magar ye d'usu común.

Historia editar

Los alquimistas, y especialmente los primeres metalúrxica, probablemente teníen dalguna idea sobre la cantidá de la sustancia, pero nun perduraron rexistros que xeneralizaren esta idea más allá d'un conxuntu de recetes. Lomonosov en 1758 cuestionó la idea de que la masa yera solamente una midida de la cantidá de materia,[8] pero namái en rellación coles sos teoríes sobre la gravitación. El desenvolvimientu del conceutu de cantidá de sustancia yera coincidente con, y vital para, la nacencia de la química moderna.

  • 1777: Wenzel publica Lleiciones d'afinidá, nel que demuestra que les proporciones del componente de "base" y del componente "acedu" (catión y anión na terminoloxía moderna) siguen siendo los mesmos mientres les reacciones ente dos Sales neutres.[9]
  • 1789: Lavoisier publica Traité Élémentaire de Chimie, introduciendo'l conceutu d'elementu químicu y clarificando la Llei de caltenimientu de la masa pa les reacciones químiques.[10]
  • 1792: Richter publica'l primer volume de Stoichiometry or the Art of Measuring the Chemical Elements (la publicación de los volumes posteriores sigue hasta 1802). El términu "estequiometría" ye utilizáu per primer vegada. Les primeres tables de pesos equivalentes publicáronse para reacciones acedu-base. Richter tamién menta que, pa un ácidu dao, la masa equivalente del ácidu ye proporcional a la masa d'osíxenu na base.[9]
  • 1794: Proust na llei de les proporciones definíes xeneraliza'l conceutu de pesu equivalente a tolos tipos de reacciones químiques, y non solamente a les reacciones acedu-base.[9]
  • 1805: Dalton publica'l so primer trabayu na moderna teoría atómica, incluyendo una "Tabla de los pesos relativos de les últimes partícules de los gases y otros cuerpos".[11]
  • 1808: Publicación de A New System of Chemical Philosophy de Dalton, que contién la primer tabla de pesos atómicos (basada en H = 1).[12]

Col conceutu d'átomos surdió la noción de pesu atómicu. Magar munchos amosáronse escépticos alrodiu de la realidá de los átomos, los químicos atoparon rápido nos pesos atómicos una ferramienta inestimable pa espresar les rellaciones estequiométricas.

La llei de los gases ideales foi la primera en ser afayada de munches rellaciones ente'l númberu d'átomos o molécules nun sistema y otres propiedaes físiques de dichu sistema, amás de la so masa. Sicasí, esto nun foi abondu pa convencer a tolos científicos que los átomos y les molécules teníen una realidá física, en cuenta de ser a cencielles ferramientes útiles pal cálculu.

  • 1834: Clapeyron establez la llei de los gases ideales.[19]
  • 1834: Faraday establez el so Llei de la electrólisissobremanera, que “la descomposición química d'una corriente ye constante pa una cantidá constante d'eletricidá”.[20]
  • 1856: Krönig deduz la llei de los gases ideales a partir de la teoría cinética.[21] Clausius publica una deducción independiente al añu siguiente.[22]
  • 1860: el Congresu de Karlsruhe alderica la rellación ente molécules físiques”, “molécules químiques” y átomos, ensin algamar un consensu.[23]
  • 1865: Loschmidt fai la primer estimación del tamañu de les molécules d'un gas y polo tanto del númberu de molécules nun determináu volume de gas, agora conocida como la constante de Loschmidt.[24]
  • 1886: van't Hoff amuesa les semeyances de comportamientu ente les soluciones esleíes y de los gases ideales.
  • 1887: Arrhenius describe la disociación de los electrolitos en solución, resolviendo unu de los problemes nel estudiu de les propiedaes coligativas.[25]
  • 1893: primer usu rexistráu del términu mol pa describir una unidá de cantidá de sustancia, por Ostwald nun llibru de testu universitariu.[26]
  • 1897: primer usu rexistráu del términu mol n'inglés.[27]
  • 1901: Van't Hoff recibe'l primer Premiu Nobel de Química, en parte pola determinación de les lleis de la presión osmótica.[28]
  • 1903: Arrhenius recibe'l Premiu Nobel en Química, en parte pol so trabayu na disociación de los electrolitos.[29]

A la llegada del sieglu XX, los partidarios de la teoría atómica de más o menos ganaren la partida, pero quedaben munches cuestiones pendientes, ente elles el tamañu de los átomos y el so númberu. El desenvolvimientu de la espectrometría de mases, una de les téuniques que revolucionó la forma en que los físicos y químicos realicen conexones ente'l mundu microscópicu d'átomos y molécules y les observaciones macroscópicas de los esperimentos de llaboratoriu.

Ver tamién editar

Referencies editar

  1. ↑ Xunión Internacional de Química Pura y Aplicada. «amount of substance, n». Compendium of Chemical Terminology. Versión en llinia (n'inglés).
  2. ↑ Plantía:CODATA2006
  3. ↑ McGlashan, M. L. (1977). «Amount of substance and the mole». Phys. Educ. 12:  p. 276 páxs. 278. doi:10.1088/0031-9120/12/5/001. 
  4. ↑ Talty, John T. (1988). Industrial Hygiene Engineering: Recognition, Measurement, Evaluation, and Control. William Andrew, páx. 142. ISBN 0815511752.
  5. ↑ Lee, C.C. (2005). Environmental Engineering Dictionary, 4th, Rowman & Littlefield, páx. 506. ISBN 086587848X.
  6. ↑ Xunión Internacional de Química Pura y Aplicada. «amount-of-substance concentration». Compendium of Chemical Terminology. Versión en llinia (n'inglés).
  7. ↑ International Union of Pure and Applied Chemistry (1996). "Glossary of Terms in Quantities and Units in Clinical Chemistry." Pure Appl. Chem. 68:957–1000.
  8. ↑ Lomonosov, Mikhail. «Mikhail Vasil'evich Lomonosov on the Corpuscular Theory» páxs. 224–33. Harvard University Press.
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 Grand dictionnaire universel du XIXe siècle. 1. Pierre Larousse. 1866.  páxs. 868–73. .
  10. ↑ Lavoisier, Antoine (1789). Traité élémentaire de chimie, présenté dans un ordre nouveau et d'après les découvertes modernes. Paris: Chez Cuchet..
  11. ↑ Dalton, John (1805). «On the Absorption of Gases by Water and Other Liquids». Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester, 2nd Series 1:  páxs. 271–87. http://web.lemoyne.edu/~giunta/dalton52.html. 
  12. ↑ Dalton, John (1808). A New System of Chemical Philosophy.
  13. ↑ Gay-Lussac, Joseph Louis (1809). «Memoire sur la combinaison des substances gazeuses, xúneslos avec les autres». Mémoires de la Société d'Arcueil 2:  páxs. 207.  English translation.
  14. ↑ Avogadro, Amedeo (1811). «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 de Physique 73:  páxs. 58–76.  English translation.
  15. ↑ Estractos d'ensayu Berzelius ': Part II; Part III.
  16. ↑ Les primeres midíes de pesos atómicos de Berzelius publicar en Suecia en 1810: Hisinger, W.; Berzelius, J.J. (1810). «Forsok rorande de bestamda proportioner, havari dean oorganiska naturens bestandsdelar finnas forenada». Afh. Fys., Kemi Mineral. 3:  p. 162. 
  17. ↑ Prout, William (1815). «On the relation between the specific gravities of bodies in their gaseous state and the weights of their atoms». Annals of Philosophy 6:  páxs. 321–30. http://web.lemoyne.edu/~giunta/PROUT.HTML. 
  18. ↑ Petit, Alexis Thérèse; Dulong, Pierre-Louis (1819). «Recherches sur quelques points importants de la Théorie de la Chaleur». Annales de Chimie et de Physique 10:  páxs. 395–413.  English translation
  19. ↑ Clapeyron, Émile (1834). «Puissance motrice de la chaleur». Journal de l'École Royale Polytechnique 14 (23):  páxs. 153–90. 
  20. ↑ Faraday, Michael (1834). «On Electrical Decomposition». Philosophical Transactions of the Royal Society. http://chimie.scola.ac-paris.fr/sitedechimie/hist_chi/text_origin/faraday/Faraday-electrochem.htm. 
  21. ↑ Krönig, August (1856). «Grundzüge einer Theorie der Gase». Annalen der Physik 99:  páxs. 315–22. doi:10.1002/andp.18561751008. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15184h/f327.table. 
  22. ↑ Clausius, Rudolf (1857). «Ueber die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennen». Annalen der Physik 100:  páxs. 353–79. doi:10.1002/andp.18571760302. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15185v/f371.table. 
  23. ↑ Wurtz's Account of the Sessions of the International Congress of Chemists in Karlsruhe, on 3, 4, and 5 September 1860.
  24. ↑ Loschmidt, J. (1865). «Zur Grösse der Luftmoleküle». Sitzungsberichte der kaiserlichen Akademie der Wissenschaften Wien 52 (2):  páxs. 395–413.  English translation.
  25. ↑ Arrhenius, Svante (1887). Zeitschrift fur physikalische Chemie 1:  páxs. 631.  English translation.
  26. ↑ Ostwald, Wilhelm (1893). Hand- und Hilfsbuch zur ausführung physiko-chemischer Messungen.
  27. ↑ Helm, Georg; (Transl. Livingston, J.; Morgan, R.) (1897). The Principles of Mathematical Chemistry: The Energetics of Chemical Phenomena. Nueva York: Wiley, páx. 6.
  28. ↑ Odhner, C.T. (10 d'avientu de 1901). Presentation Speech for the 1901 Nobel Prize in Chemistry.
  29. ↑ Törnebladh, D.R. (10 d'avientu de 1903). Presentation Speech for the 1903 Nobel Prize in Chemistry.
  30. ↑ Einstein, Albert (1905). «Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen». Annalen der Physik 17:  páxs. 549–60. doi:10.1002/andp.19053220806. http://www3.interscience.wiley.com/homepages/5006612/549_560.pdf. 
  31. ↑ Perrin, Jean (1909). «Mouvement brownien et réalité moléculaire». Annales de Chimie et de Physique, 8o Série 18:  páxs. 1–114.  Extract in English, translation by Frederick Soddy.
  32. ↑ Soddy, Frederick (1913). «The Radio-elements and the Periodic Law». Chemical News 107:  páxs. 97–99. http://web.lemoyne.edu/~giunta/soddycn.html. 
  33. ↑ Thomson, J.J. (1913). «Rays of positive electricity». Proceedings of the Royal Society A 89:  páxs. 1–20. doi:10.1098/rspa.1913.0057. http://web.lemoyne.edu/~giunta/canal.html. 
  34. ↑ Söderbaum, H.G. (November 11, 1915). Statement regarding the 1914 Nobel Prize in Chemistry.
  35. ↑ Aston, Francis W. (1920). «The constitution of atmospheric neon». Philosophical Magacín 39 (6):  páxs. 449–55. 
  36. ↑ Söderbaum, H.G. (December 10, 1921). Presentation Speech for the 1921 Nobel Prize in Chemistry.
  37. ↑ Söderbaum, H.G. (December 10, 1922). Presentation Speech for the 1922 Nobel Prize in Chemistry.
  38. ↑ Oseen, C.W. (December 10, 1926). Presentation Speech for the 1926 Nobel Prize in Physics.
  39. ↑ Holden, Norman Y. (2004). «Atomic Weights and the International Committee—A Historical Review». Chemistry International 26 (1):  páxs. 4–7. http://www.iupac.org/publications/ci/2004/2601/1_holden.html. 

Enllaces esternos editar

 
Sacáu de «https://ast.wikipedia.org/w/index.php?title=Cantidá_de_sustancia&oldid=4154220»