cantidad de sustancia
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Cantidad de sustanciaDe Wikipedia, la enciclopedia libre
El Sistema Internacional de Unidades (SI) define la cantidad de sustancia como una unidad fundamentalque es proporcional al número de entidades elementales presentes. La constante de proporcionalidaddepende de la unidad elegida para la cantidad de sustancia; sin embargo, una vez hecha esta elección, laconstante es la misma para todos los tipos posibles de entidades elementales.1 La identidad de las"entidades elementales" depende del contexto y debe indicarse; por lo general estas entidades son: átomos,moléculas, iones, o partículas elementales como los electrones. La cantidad de sustancia a veces sedenomina como cantidad química.
La unidad SI para la cantidad de sustancia, que es una de las unidades fundamentales del SI, es el mol. Elmol se define como la cantidad de sustancia que tiene un número de entidades elementales como átomoshay en 12 g de carbono12. Ese número es equivalente a la Constante de Avogadro,NA, que tiene el valor2
de 6,02214179 (30) . 1023 u= mol1. El trabajo de precisión debe estar alrededor de 50 partes por milmillones y está limitado por la incertidumbre en el valor de la constante de Planck. Téngase en cuenta queen el marco del SI, la constante de Avogadro tiene unidades, por lo que es incorrecto referirse a ella comoel “número de Avogadro”, ya que un “número” se supone que es una cantidad sin dimensiones. Con molcomo unidad, la constante de proporcionalidad entre la cantidad de sustancia y el número de entidadeselementales es 1 /NA.
No hay ninguna razón para esperar que la masa de cualquier número entero de átomos de carbono12 debaser igual a exactamente 12 g, del que se desprende que el número de Avogadro exacto no es necesariamenteun entero. Después de todo, la definición de gramo es que es 1/1000 de un kilogramo, y la definición de unkilogramo es que es la masa del kilogramo prototipo, un cilindro sólido, que se mantiene en una caja fuerteen Francia, hecha de una aleación de platinoiridio, y que por lo tanto no tiene ninguna relación particularcon los átomos de carbono12 (ver también Kilogramo).
Debido a que hay que distinguir entre las magnitudes físicas y sus unidades, es inadecuado para referirse ala cantidad de sustancia como el "número de moles"," tal como es inadecuado para referirse a la cantidadfísica de longitud como "el número de metros.3
La única otra unidad de cantidad de sustancia actualmente en uso es la libra mol (símbolo: lbmol.), que seutiliza a veces en ingeniería química en los Estados Unidos.4 5 1 lbmol ≡ 453.592 37 mol (esta relación esexacta, a partir de la definición de libra de peso internacional).
Índice
1 Terminología2 Cantidades derivadas3 Historia4 Véase también5 Referencias6 Enlaces externos
Terminología
Cuando se cita una cantidad de sustancia, es necesario especificar la entidad involucrada (a no ser que nohaya peligro de ninguna ambigüedad). Un mol de cloro puede referirse tanto a átomos de cloro (como en58,44 g de cloruro de sodio) o a moléculas de cloro (como en 22,711 dm3 de cloro gas en condicionesestándar). El modo más simple de evitar la ambigüedad es sustituir el término “sustancia” por el nombre dela entidad y/o citar la fórmula empírica. Por ejemplo:
cantidad de cloroformo, CHCl3cantidad de sodio, Nacantidad de hidrógeno (átomos), Hn(C2H4)
Esto se puede considerar como una definición técnica de la palabra “cantidad”, un uso que también seencuentra en los nombres de ciertas cantidades derivadas (ver más adelante).
Cantidades derivadas
Cuando la cantidad de sustancia entra en una cantidad derivada, por lo general en el denominador: estascantidades se conocen como “cantidades molares”. Por ejemplo, la cantidad que describe el volumenocupado por una cantidad de sustancia dada se denomina volumen molar, mientras que la cantidad quedescribe la masa de una cantidad de sustancia dada es la masa molar. Las cantidades molares se indican aveces por el subíndice latino “m” en el símbolo, por ejemplo, Cp,m, la capacidad calorífica molar a presiónconstante: el subíndice se puede omitir si no hay riesgo de ambigüedad, como ocurre a menudo en el casode compuestos químicos puros.
La principal cantidad derivada en la que la cantidad de sustancia entra en el numerador es la concentraciónmolar, c,6 excepto en química clínica donde se prefiere el término concentración de sustancia7 (para evitarcualquier posible ambigüedad con concentración en masa). El nombre concentración molar es incorrecto,Concentración molar debe referirse a una concentración por mol, es decir, una fracción de cantidad. El usode “molar” como unidad igual a 1 mol/dm3, símbolo M, es frecuente, pero no (hasta mayo de 2007)totalmente aceptada por la IUPAC si bien es de uso común.
Historia
Los alquimistas, y especialmente los primeros metalúrgicos, probablemente tenían alguna idea sobre lacantidad de la sustancia, pero no han perdurado registros que generalizaran esta idea más allá de unconjunto de recetas. Lomonosov en 1758 cuestionó la idea de que la masa era solamente una medida de lacantidad de materia,8 pero sólo en relación con sus teorías sobre la gravitación. El desarrollo del conceptode cantidad de sustancia era coincidente con, y vital para, el nacimiento de la química moderna.
1777: Wenzel publica Lecciones de afinidad, en el que demuestra que las proporciones delcomponente de "base" y del componente "ácido" (catión y anión en la terminología moderna) siguensiendo los mismos durante las reacciones entre dos Sales neutras.91789: Lavoisier publica Traité Élémentaire de Chimie, introduciendo el concepto de elementoquímico y clarificando la Ley de conservación de la masa para las reacciones químicas.10
1792: Richter publica el primer volumen de Stoichiometry or the Art of Measuring the ChemicalElements (la publicación de los volúmenes posteriores continúa hasta 1802). El término"estequiometría" es utilizado por primera vez. Las primeras tablas de pesos equivalentes sepublicaron para reacciones ácidobase. Richter también menciona que, para un ácido dado, la masaequivalente del ácido es proporcional a la masa de oxígeno en la base.91794: Proust en la ley de las proporciones definidas generaliza el concepto de peso equivalente atodos los tipos de reacciones químicas, y no solamente a las reacciones ácidobase.91805: Dalton publica su primer trabajo en la moderna teoría atómica, incluyendo una "Tabla de lospesos relativos de las últimas partículas de los gases y otros cuerpos".111808: Publicación de A New System of Chemical Philosophy de Dalton, que contiene la primera tablade pesos atómicos (basada en H = 1).12
Con el concepto de átomos surgió la noción de peso atómico. Si bien muchos se mostraron escépticosacerca de la realidad de los átomos, los químicos encontraron rápidamente en los pesos atómicos unaherramienta inestimable para expresar las relaciones estequiométricas.
1809: La Ley de los volúmenes de combinación de GayLussac , indicando una relación de númerosenteros entre los volúmenes de los reactivos y los productos en las reacciones químicas de gases.131811: Avogadro emite la hipótesis de que volúmenes iguales de gases diferentes en las mismascondiciones de presión y temperatura contienen el mismo número de partículas, conocida ahora comoLey de Avogadro.141813/1814: Berzelius publica la primera de varias tablas de pesos atómicos basada en la escala de O= 100.9 15 161815: Prout publica su hipótesis de que todos los pesos atómicos son múltiplos enteros del pesoatómico del hidrógeno.17 La hipótesis fue abandonada posteriormente dado el peso atómicoobservado del cloro (approx. 35.5 relativo al hidrógeno).1819: La Ley de DulongPetit relaciona el peso atómico de un elemento sólido con su calorespecífico.181819: El trabajo de Mitscherlich isomorfismo de cristales permite aclarar muchas fórmulas químicas,al resolver varias ambigüedades en el cálculo de los pesos atómicos.9
La ley de los gases ideales fue la primera en ser descubierta de muchas relaciones entre el número deátomos o moléculas en un sistema y otras propiedades físicas de dicho sistema, además de su masa. Sinembargo, esto no fue suficiente para convencer a todos los científicos que los átomos y las moléculas teníanuna realidad física, en vez de ser simplemente herramientas útiles para el cálculo.
1834: Clapeyron establece la ley de los gases ideales.191834: Faraday establece su Ley de la electrólisis, en particular, que “la descomposición química deuna corriente es constante para una cantidad constante de electricidad”.20
1856: Krönig deduce la ley de los gases ideales a partir de la teoría cinética.21 Clausius publica unadeducción independiente al año siguiente.221860: el Congreso de Karlsruhe debate la relación entre “moléculas físicas”, “moléculas químicas” yátomos, sin alcanzar un consenso.231865: Loschmidt hace la primera estimación del tamaño de las moléculas de un gas y por lo tanto delnúmero de moléculas en un determinado volumen de gas, ahora conocida como la constante deLoschmidt.241886: van't Hoff muestra las similitudes de comportamiento entre las soluciones diluidas y de losgases ideales.
1887: Arrhenius describe la disociación de los electrolitos en solución, resolviendo uno de losproblemas en el estudio de las propiedades coligativas.251893: primer uso registrado del término mol para describir una unidad de cantidad de sustancia, porOstwald en un libro de texto universitario.26
1897: primera utilización registrada del término mol en inglés.271901: Van't Hoff recibe el primer Premio Nobel de Química, en parte por la determinación de lasleyes de la presión osmótica.281903: Arrhenius recibe el Premio Nobel en Química, en parte por su trabajo en la disociación de loselectrolitos.29
A la llegada del siglo XX, los partidarios de la teoría atómica de más o menos habían ganado la partida,pero quedaban muchas cuestiones pendientes, entre ellas el tamaño de los átomos y su número. Eldesarrollo de la espectrometría de masas, una de las técnicas que revolucionó la forma en que los físicos yquímicos realizan conexiones entre el mundo microscópico de átomos y moléculas y las observacionesmacroscópicas de los experimentos de laboratorio.
1905: el informe de Einstein sobre el movimiento browniano disipa las últimas dudas sobre larealidad física de los átomos, y abre el camino para una determinación exacta de su masa.30
1909: Perrin acuña el nombre de “constante de Avogadro” y realiza una estimación de su valor.31
1913: descubrimiento de isótopo de elementos no radiactivos por Soddy32 y Thomson.331914: Richards recibe el Premio Nobel de Química “por sus determinaciones de la masa atómica deun gran número de elementos”.34
1920: Aston propone la regla del número entero, una versión actualizada de la hipótesis de Prout.351921: Soddy recibe el Premio Nobel en Química “por su trabajo en la química de las sustanciasradiactivas y las investigaciones sobre isótopos”.361922: Aston recibe el Premio Nobel en Química “por sus descubrimientos de los isótopos de un grannúmero de elementos no radiactivos, y por su regla del número entero”.371926: Perrin recibe el Premio Nobel en Física, en parte por su trabajo en la medida de la constante deAvogadro.38
1959/1960: escala de masas atómicas unificada basada en el 12C = 12 adoptada por la IUPAP y laIUPAC.391968: se recomienda la inclusión del mol en el Sistema Internacional de Unidades (SI) por el ComitéInternacional de Pesas y Medidas (CIPM).1972: se aprueba el mol como unidad fundamental SI de cantidad de sustancia.
Véase también
Fracción molar, xUnidad de masa atómicaMasa atómicaConstante de AvogadroConstante de BoltzmannConcentraciónEquivalente (química)Peso equivalente (equivalente gramo)Constante Universal de los gases idealesLey de los gases ideales
Constante de LoschmidtMasa molecularConcentración molarMolVolumen molar
Referencias1. Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. «title (http://goldbook.iupac.org/A00297.html)».Compendium of Chemical Terminology. Versión en línea (en inglés).
2. Mohr, Peter J.; Taylor, Barry N.; Newell, David B. (2008). «CODATA Recommended Values of theFundamental Physical Constants: 2006» (http://physics.nist.gov/cuu/Constants/codata.pdf). Reviews of ModernPhysics 80: 633–730. doi:10.1103/RevModPhys.80.633 (http://dx.doi.org/10.1103%2FRevModPhys.80.633). Enlace directo(http://physics.nist.gov/cgibin/cuu/Value?na).
3. McGlashan, M. L. (1977). «Amount of substance and the mole». Phys. Educ. 12: 276 |página= y |páginas=redundantes (ayuda). doi:10.1088/00319120/12/5/001 (http://dx.doi.org/10.1088%2F00319120%2F12%2F5%2F001).
4. Talty, John T. (1988). Industrial Hygiene Engineering: Recognition, Measurement, Evaluation, and Control.William Andrew. p. 142. ISBN 0815511752.
5. Lee, C.C. (2005). Environmental Engineering Dictionary (4th edición). Rowman & Littlefield. p. 506.ISBN 086587848X.
6. título=amountofsubstance concentration|url=http://goldbook.iupac.org/A00298.html7. International Union of Pure and Applied Chemistry (1996). "Glossary of Terms in Quantities and Units in
Clinical Chemistry. (http://www.iupac.org/publications/pac/1996/pdf/6804x0957.pdf)" Pure Appl. Chem. 68:957–1000.
8. Lomonosov, Mikhail (1758/1970). «Mikhail Vasil'evich Lomonosov on the Corpuscular Theory»(http://www.archive.org/details/mikhailvasilevic017733mbp). Cambridge, MA: Harvard University Press.pp. 224–33. Parámetro desconocido |autor‐link= ignorado (ayuda); Parámetro desconocido |último editor=ignorado (ayuda); Parámetro desconocido |primer editor= ignorado (ayuda); Parámetro desconocido|contribución= ignorado (ayuda)
9. Grand dictionnaire universel du XIXe siècle 1. Paris: Pierre Larousse. 1866. pp. 868–73. Parámetro desconocido|contribución= ignorado (ayuda).
10. Lavoisier, Antoine (1789). Traité élémentaire de chimie, présenté dans un ordre nouveau et d'après lesdécouvertes modernes (http://web.archive.org/web/http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3930k.table). Paris: ChezCuchet..
11. Dalton, John (1805). «On the Absorption of Gases by Water and Other Liquids»(http://web.lemoyne.edu/~giunta/dalton52.html). Memoirs of the Literary and Philosophical Society ofManchester, 2nd Series 1: 271–87.
12. Dalton, John (1808). A New System of Chemical Philosophy(http://www.archive.org/details/newsystemofchemi01daltuoft). Manchester.
13. GayLussac, Joseph Louis (1809). «Memoire sur la combinaison des substances gazeuses, les unes avec lesautres». Mémoires de la Société d'Arcueil 2: 207. English translation(http://web.lemoyne.edu/~giunta/gaylussac.html).
14. Avogadro, Amedeo (1811). «Essai d'une maniere de determiner les masses relatives des molecules elementairesdes corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons». Journal de Physique 73: 58–76. English translation (http://web.lemoyne.edu/~giunta/avogadro.html).
15. Extractos de ensayo Berzelius ': Part II (http://web.lemoyne.edu/~giunta/berzatom.html); Part III(http://web.lemoyne.edu/~giunta/berzelius.html).
16. Las primeras medidas de pesos atómicos de Berzelius se publicaron en Suecia en 1810: Hisinger, W.; Berzelius,J.J. (1810). «Forsok rorande de bestamda proportioner, havari den oorganiska naturens bestandsdelar finnasforenada». Afh. Fys., Kemi Mineral. 3: 162.
17. Prout, William (1815). «On the relation between the specific gravities of bodies in their gaseous state and theweights of their atoms» (http://web.lemoyne.edu/~giunta/PROUT.HTML). Annals of Philosophy 6: 321–30.
18. Petit, Alexis Thérèse; Dulong, PierreLouis (1819). «Recherches sur quelques points importants de la Théorie dela Chaleur». Annales de Chimie et de Physique 10: 395–413. English translation(http://web.lemoyne.edu/~giunta/PETIT.html)
19. Clapeyron, Émile (1834). «Puissance motrice de la chaleur». Journal de l'École Royale Polytechnique 14: 153–90. Parámetro desconocido |tema= ignorado (ayuda)
20. Faraday, Michael (1834). «On Electrical Decomposition» (http://web.archive.org/web/http://chimie.scola.acparis.fr/sitedechimie/hist_chi/text_origin/faraday/Faradayelectrochem.htm). Philosophical Transactions of theRoyal Society.
21. Krönig, August (1856). «Grundzüge einer Theorie der Gase»(http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15184h/f327.table). Annalen der Physik 99: 315–22.doi:10.1002/andp.18561751008 (http://dx.doi.org/10.1002%2Fandp.18561751008).
22. Clausius, Rudolf (1857). «Ueber die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennen»(http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15185v/f371.table). Annalen der Physik 100: 353–79.doi:10.1002/andp.18571760302 (http://dx.doi.org/10.1002%2Fandp.18571760302).
23. Wurtz's Account of the Sessions of the International Congress of Chemists in Karlsruhe, on 3, 4, and 5September 1860 (http://web.lemoyne.edu/~giunta/karlsruhe.html).
24. Loschmidt, J. (1865). «Zur Grösse der Luftmoleküle». Sitzungsberichte der kaiserlichen Akademie derWissenschaften Wien 52: 395–413. Parámetro desconocido |tema= ignorado (ayuda) English translation(http://web.archive.org/web/http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/ChemHistory/Loschmidt1865.html).
25. Arrhenius, Svante (1887). Zeitschrift fur physikalische Chemie 1: 631. English translation(http://web.archive.org/web/http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/ChemHistory/Arrheniusdissociation.html).
26. Ostwald, Wilhelm (1893). Hand und Hilfsbuch zur ausführung physikochemischer Messungen. Leipzig.27. Helm, Georg; (Transl. Livingston, J.; Morgan, R.) (1897). The Principles of Mathematical Chemistry: The
Energetics of Chemical Phenomena. New York: Wiley. p. 6.28. Odhner, C.T. (10 Diciembre 1901). Presentation Speech for the 1901 Nobel Prize in Chemistry
(http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1901/press.html).29. Törnebladh, D.R. (10 Diciembre 1903). Presentation Speech for the 1903 Nobel Prize in Chemistry
(http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1903/press.html).30. Einstein, Albert (1905). «Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in
ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen»(http://www3.interscience.wiley.com/homepages/5006612/549_560.pdf). Annalen der Physik 17: 549–60.doi:10.1002/andp.19053220806 (http://dx.doi.org/10.1002%2Fandp.19053220806).
31. Perrin, Jean (1909). «Mouvement brownien et réalité moléculaire». Annales de Chimie et de Physique, 8o Série18: 1–114. Extract in English, translation by Frederick Soddy (http://web.lemoyne.edu/~giunta/perrin.html).
32. Soddy, Frederick (1913). «The Radioelements and the Periodic Law»(http://web.lemoyne.edu/~giunta/soddycn.html). Chemical News 107: 97–99.
33. Thomson, J.J. (1913). «Rays of positive electricity» (http://web.lemoyne.edu/~giunta/canal.html). Proceedings ofthe Royal Society A 89: 1–20. doi:10.1098/rspa.1913.0057 (http://dx.doi.org/10.1098%2Frspa.1913.0057).
34. Söderbaum, H.G. (November 11, 1915). Statement regarding the 1914 Nobel Prize in Chemistry(http://web.archive.org/web/http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1914/press.html).
35. Aston, Francis W. (1920). «The constitution of atmospheric neon». Philosophical Magazine 39: 449–55.Parámetro desconocido |tema= ignorado (ayuda)
36. Söderbaum, H.G. (December 10, 1921). Presentation Speech for the 1921 Nobel Prize in Chemistry(http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1921/press.html).
37. Söderbaum, H.G. (December 10, 1922). Presentation Speech for the 1922 Nobel Prize in Chemistry(http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1922/press.html).
38. Oseen, C.W. (December 10, 1926). Presentation Speech for the 1926 Nobel Prize in Physics(http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1926/press.html).
39. Holden, Norman E. (2004). «Atomic Weights and the International Committee—A Historical Review»(http://www.iupac.org/publications/ci/2004/2601/1_holden.html). Chemistry International 26: 4–7. Parámetrodesconocido |tema= ignorado (ayuda)
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