Come si è arrivati al calcolo del numero di Avogadro?

Prima di parlare del numero di Avogadro e’ necessaria una premessa
per definire alcune grandezze che useremo in seguito.

Gli
atomi come pure le molecole si combinano e hanno reazioni chimiche tra
singole particelle. Quindi cio’ che a noi interessa e’ conoscere
il numero di atomi o molecole coinvolte nelle reazioni chimiche e non
il loro peso.

P.e.

2 H + O à
H₂O

2
atomi di idrogeno si combinano con 1 atomo di ossigeno formando una molecola
di acqua. Ora, nella pratica comune, abbiamo sempre a che fare con quantita’
molto piu’ grandi di atomi e molecole e quindi siamo interessati
a definire una unita’ di misura che ci permetta di correlare le unita’
di massa (p.e. grammi) con i rapporti di reazione degli elementi. Queste
unita’ di misura sono rispettivamente : grammoatomi e grammomolecole
(comunemente, anche se non correttamente, sostituiti dal termine mole).

Grammoatomo = grammi / peso atomico

Grammomolecola = grammi / peso molecolare

Da
cui 2 grammoatomi di idrogeno si combinano con 1 grammoatomo di ossigeno
per dare una grammomolecola di acqua, ovvero:

2 grammoatomi H * 1,01 = 2,02 grammi H

1 grammoatomo O * 16,0 = 16,0 grammi O

1 grammomolecola H₂O * 18.02 = 18,02 grammi acqua

2,02
grammi di idrogeno si combinano con 16,0 grammi di ossigeno per dare 18,02
grammi di acqua.

Dalla
esperienza sappiamo poi che, a condizioni normali ( 0° C ed 1 atmosfera),
una grammomolecola di qualunque specie gassosa si comporta come un gas
(quasi) ideale ed occupa un volume di 22,414 litri.

A
questo punto non ci resta che definire il numero di Avogadro cioe’
quante sono le molecole presenti in una grammomolecola (mole). Questo
problema e’ stato risolto in maniera sperimentale constatando che
un atomo di radio disintegrandosi produce una particella a
e da’ luogo alla formazione
di un atomo di elio. E’ stato misurato che 1,165*10¹⁸
disintegrazioni (che danno altrettanti atomi di elio) producono un volume
di elio di 0,0433 ml (a condizioni normali).

Di
conseguenza: un numero di Avogadro di molecole occupa 22414 ml da cui

Numero di Avogadro = N = 22414*1,165*10¹⁸/0,0433 = 6,030
* 10²³

N = 6,0221694 *1023 particelle/mole