Die Avogadro-Zahl, auch bekannt als Avogadro-Konstante, ist definiert als die Menge der Atome in genau 12 Gramm 12C. Die Bezeichnung ist eine Anerkennung von Amedeo Avogadro, der als erster feststellte, dass das Volumen eines Gases proportional zur Anzahl seiner Atome ist. Diese Zahl wird als 6.02214179 x 1023 mol-1 angegeben.
Amadeo Avogadro lebte im frühen 19. Jahrhundert und war ein italienischer Gelehrter, der für seine Rolle in vielen verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen bekannt war. Seine berühmteste Aussage ist als Avogadro-Gesetz bekannt und ist eine Hypothese, die besagt: „Gleiche Volumina idealer oder perfekter Gase enthalten bei gleicher Temperatur und gleichem Druck die gleiche Anzahl von Teilchen oder Molekülen.“
Dies ist eine faszinierende Hypothese, denn sie besagt, dass ganz unterschiedliche Elemente wie Stickstoff und Wasserstoff immer noch die gleiche Anzahl von Molekülen im gleichen Volumen eines idealen Gases haben. In realen Umgebungen trifft dies zwar nicht unbedingt zu, ist aber statistisch ziemlich nahe, und daher hat das ideale Modell immer noch einen hohen Wert.
Die Konstante kann ausgedrückt werden als (p1)(V1)/(T1)(n1) = (p2)(V2)/(T2)(n2) = konstant; wobei p der Druck des Gases ist, T die Temperatur, bei der es sich befindet, V das Gasvolumen und n die Anzahl der molaren Einheiten ist.
Ein Teil von Avogadros Genie, und obwohl diese Zahl nach ihm benannt wurde, besteht darin, dass er diese grundlegende Beziehung erkennen konnte, lange bevor die experimentellen Beweise zur Verfügung standen, um sie zu bestätigen. Sein angeborenes Verständnis der Natur idealer Gase war erstaunlich, und erst Jahrzehnte später bestätigten experimentelle Beweise seine Hypothese.
In den 1860er Jahren, mehr als 50 Jahre nachdem Avogadro erstmals seine Hypothese aufgestellt hatte, berechnete der österreichische Gymnasiallehrer Josef Loschmidt, wie viele Moleküle sich in einem einzigen Kubikzentimeter Gas unter typischem Druck und Temperatur befinden. Er stellte fest, dass dies ungefähr 2.6 × 1019 Moleküle sind, eine Zahl, die heute als Loschmidt-Konstante bekannt ist und die seitdem auf 2.68677725 × 1025 m-3 erweitert wurde.
In den ersten Jahren des 20. Jahrhunderts wurde nach dem genauen Wert der Avogadro-Zahl gesucht. Moleküle waren für viele Wissenschaftler bis Anfang des 20. Als es jedoch machbar wurde, war sofort klar, dass der Wert wichtig war, da er die grundlegende Natur idealer Gase widerspiegelte.
Der Name „Avogadro-Zahl“ wurde erstmals 1909 in einer Veröffentlichung des Wissenschaftlers Jean Baptiste Jean Perrin verwendet, der 1926 den Nobelpreis für Physik erhielt eine universelle Konstante, die passenderweise als ‚Avogadro-Konstante‘ bezeichnet werden kann.“
Über den tatsächlichen Wert dieser Zahl wurde jahrelang bis in die 1960er Jahre gestritten. Einige Fraktionen verwendeten Sauerstoff-16 als Grundlage für ihre Berechnungen, während andere ein natürlich vorkommendes Sauerstoffisotop verwendeten, was zu leicht unterschiedlichen Werten führte. 1960 wurde die Konstante geändert, um auf Kohlenstoff-12 zu basieren, wodurch die Zahl viel regelmäßiger wurde.