Determina o volume molar de gases
A Lei de Avogadro, também chamada de hipótese de Avogadro, é um princípio voltado para o estudo dos gases ideais. Consiste na relação de proporcionalidade entre o número de átomos ou moléculas de um gás e o seu volume, quando a temperatura e pressão são constantes. Essa descoberta que possibilitou os cálculos sobre o número de partículas em uma molécula de qualquer gás.
Proposta pelo químico e físico italiano Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, em 1811, tem um enunciado que diz:
Volumes iguais, de quaisquer gases, nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentam a mesma quantidade de substância em mol (moléculas).
A formulação da Lei de Avogadro
Quando Avogadro realizou experimentos para determinar tal lei, concluiu que o número de partículas contidas em determinado volume de gás independe do seu tamanho ou massa. E, a partir dessa constatação, foi estabelecida a seguinte expressão matemática:
V/n = K ou V = n. K
Onde,
- V: é o volume do gás
- n: quantidade de partículas presentes no gás
- K: constante de proporcionalidade
Para determinar o valor desse volume, ele observou o comportamento do gás sob uma temperatura de 273,15 K (0 ºC) e pressão de 1atm. Assim, calculou que o volume molar é sempre igual a 22,4 L/mol.
A quantidade de partículas elementares (átomos, moléculas, íons, elétrons, prótons) presentes em 1 mol de qualquer tipo de matéria foi batizado, anos depois, de constante de Avogadro, cujo valor é 6,02 × 10²³ . Essa constante foi fundamental para o reconhecimento da lei, pois se 1 mol de qualquer gás possui a mesma quantidade de moléculas, o volume ocupado também será igual, desde que esteja sob as mesmas condições de temperatura e pressão.
Se enchermos um recipiente com 20 gramas de gás hélio (He), por exemplo, o volume molar será 22,4 litros. Mas se o hélio for trocado por 3 gramas de nitrogênio (N₂)? O mesmo acontece, ou seja, o volume é 22,4 litros. Isso ocorre porque, nas mesmas condições de temperatura e pressão (1 atm – 0°C), não sofre nenhuma alteração.
Além disso, mesmo que as moléculas desses gases tenham tamanhos ou massas diferentes, o volume é igual porque as moléculas ficam tão distantes uma das outras que o tamanho acaba sendo desprezível, insignificante diante do espaço vazio que deixam entre elas.
Praticando
Ao saber o valor da constante de Avogadro e a massa atômica de um elemento da tabela periódica, é possível determinar a sua quantidade de átomos. Entenda melhor a seguir.
Exemplo - Como calcular a quantidade de átomos em 30 gramas de oxigênio (O)?
Passo 1: Encontrar a massa atômica do oxigênio na tabela periódica
Massa atômica = 16 (número aproximado)
Passo 2: Estabelecer uma relação com o número de Avogadro
1 mol de O = 16g = 6,02 × 10²³
Passo 3: Efetuar uma regra de três simples
16g ----------- 6,02 × 10²³
30 g ---------- x
x = 30 . 6,02 × 10²³ / 16
x = 11, 3 × 10²³