Il numero di Avogadro, noto anche come costante di Avogadro, è definito come la quantità di atomi in esattamente 12 grammi di 12C. La designazione è un riconoscimento di Amedeo Avogadro, il primo ad affermare che il volume di un gas è proporzionale a quanti atomi ha. Questo numero è dato come 6.02214179 x 1023 mol-1.
Amadeo Avogadro visse all’inizio del XIX secolo ed era un sapiente italiano noto per il suo ruolo in molte discipline scientifiche diverse. La sua affermazione più famosa è nota come Legge di Avogadro, ed è un’ipotesi che afferma: “Volumi uguali di gas ideali o perfetti, alla stessa temperatura e pressione, contengono lo stesso numero di particelle o molecole”.
Questa è un’ipotesi intrigante, perché dice che elementi abbastanza diversi, come azoto e idrogeno, hanno ancora lo stesso numero di molecole nello stesso volume di un gas ideale. Mentre nelle impostazioni del mondo reale questo non è strettamente vero, è statisticamente abbastanza vicino, e quindi il modello ideale ha ancora un grande valore.
La costante può essere espressa come (p1)(V1)/(T1)(n1) = (p2)(V2)/(T2)(n2) = costante; dove p è la pressione a cui si trova il gas, T è la temperatura a cui si trova, V è il volume del gas e n è il numero di unità molari.
Parte del genio di Avogadro, e anche se questo numero è stato intitolato a lui, è che è stato in grado di vedere questa relazione fondamentale molto prima che le prove sperimentali fossero disponibili per convalidarla. La sua innata comprensione della natura dei gas ideali era sbalorditiva, e solo decenni dopo le prove sperimentali finalmente confermarono la sua ipotesi.
Nel 1860, più di 50 anni dopo che Avogadro aveva formulato per la prima volta la sua ipotesi, l’insegnante di liceo austriaco Josef Loschmidt calcolò quante molecole c’erano in un singolo centimetro cubo di un gas a pressione e temperatura tipiche. Ha determinato che si trattava di circa 2.6X1019 molecole, un numero ora noto come costante di Loschmidt, e che da allora è stato ampliato a 2.68677725X1025 m-3.
Durante i primi anni del ’20 fu intrapresa una ricerca per scoprire il valore preciso del numero di Avogadro. Le molecole erano ancora entità in gran parte teoriche per molti scienziati fino alla prima parte del XX secolo, e quindi non era possibile determinarne il valore attraverso l’esperimento. Una volta che divenne fattibile, tuttavia, fu subito evidente che il valore era importante, poiché rifletteva sulla natura fondamentale dei gas ideali.
Il nome “Numero di Avogadro” fu usato per la prima volta in un articolo del 1909, dallo scienziato Jean Baptiste Jean Perrin, che in seguito vinse il Premio Nobel per la Fisica nel 1926. Dichiarò nell’articolo che “Il numero invariabile N è una costante universale, che può essere appropriatamente designata come ‘Costante di Avogadro’”.
Per anni fino agli anni ‘1960, ci sono state alcune controversie sul valore effettivo di questo numero. Alcune fazioni usavano l’ossigeno-16 per basare i loro calcoli, mentre altre usavano un isotopo naturale dell’ossigeno, portando a valori leggermente diversi. Nel 1960, la costante è stata modificata per essere basata sul carbonio-12, rendendo il numero molto più regolare.