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¿Qué es la ley de Avogadro?
La ley de Avogadro también denominada hipótesis de Avogadro o el principio de Avogadro es una ley de los gases que nos indica que bajo las mismas condiciones de presión y temperatura, los volúmenes iguales de poseen todos los gases contienen la misma cantidad de moléculas.
La ley de Avogadro puede ser enunciada de la siguiente manera:
Para una masa fija de un gas ideal a presión y temperatura constantes, el volumen y la cantidad del gas son directamente proporcionales.
Matemáticamente se puede expresar como:
V ∝ n
o
V = constante
Experimento de Avogadro
La ley lleva el nombre de Amedeo Avogadro (1776-1856), que, en 1811, planteó la hipótesis de que dos muestras dadas de un gas ideal con el mismo volumen y a la misma temperatura y presión, contienen el mismo número de moléculas.
Por tanto, el número de moléculas o átomos en un volumen específico de gas ideal es independiente de su tamaño o la masa molar del gas.
Avogadro estudió la relación entre el volumen y la cantidad de sustancia del gas presente.
Los resultados de ciertos experimentos con gases lo llevaron a formular la ley de Avogadro que establece que, bajo las mismas condiciones de temperatura y presión, volúmenes iguales de gases diferentes contienen un número igual de moléculas.
Matemáticamente, se puede expresar dicha ley como:
V ∝ n
o
V = constante
donde, n·R / V es constante siendo:
- n es la cantidad de sustancia medida en moles
- V es el volumen del gas
la constante es igual a R·T / p, donde p es la presión absoluta del gas, T es la temperatura absoluta y R es la constante de gas ideal o universal, igual al producto de la constante de Boltzmann y la constante de Avogadro.
Número de Avogadro
En homenaje a Avogadro , el número de partículas (átomos, moléculas, iones u otras partículas) en 1 mol de una sustancia, 6.02214076·1023, fue nombrado después de Avogadro como la constante de Avogadro o el número de Avogadro. La constante de Avogadro es una de las unidades de base SI siete y representada por NA.
La Ley de Avogadro se puede usar para comparar la misma sustancia bajo dos conjuntos diferentes de condiciones:
V 1 / n 1 = V 2 / n 2
Ejercicios resueltos de la ley de Avogadro
1) Un globo de helio se infla hasta tener un volumen de 1.5 litros. El helio es un gas muy ligero así que poco a poco se va escapando por las paredes del globo. Unos días después el volumen del globo es de 0.75 litros y se determina que al final hay 0.03 moles de helio,
¿Cuántas moles de helio habían en el globo recién inflado?
(considere que la presión y la temperatura al momento de hacer las mediciones eran las mismas que al principio).
Solución:
Debido a que la presión y la temperatura son constantes en este ejercicio, se relacionan el volumen con el numero de moles. Por tanto, se puede emplear la ley de Avogadro:
V1/n1 = V2/n2
n1/V1 = n2/V2
n1 = (n2 · V1)/V2
n1 = (0.03 moles · 1.5 L) / 0.75 L = 0.5 moles
Al inflar el globo de helio había 0.5 moles.
2) ¿Qué volumen ocupan 2 millones (2 x 106) de moléculas de gas Oxígeno, O2, en condiciones normales de presión y temperatura?
Solución:
En condiciones normales: 22.4 L de O2 contiene el numero de Avogadro de moléculas = 6.022·1023 moléculas.
Las moléculas de O2 se transforman a moles de moléculas de O2 y posteriormente a través de la ley de Avogadro los moles de moléculas se transforman a litros del gas.
(2 x 106 moléculas de O2) · (1 mol O2)/(6.022·1023 moléculas) · 22.4 L / 1 mol O2 = 7.439·10-17 L
