Ze szkolnego kursu chemii wiemy, że jeśli weźmiemy jeden mol jakiejkolwiek substancji, to będzie ona zawierać 6.02214084(18)•10^23 atomów lub innych pierwiastków strukturalnych (cząsteczek, jonów itp.). Dla wygody numer Avogadro jest zwykle zapisywany w postaci: 6.02 • 10^23.
Dlaczego jednak stała Avogadro (po ukraińsku „stała się Avogadro”) jest równa tej wartości? W podręcznikach nie ma odpowiedzi na to pytanie, a historycy chemii oferują różne wersje. Wygląda na to, że numer Avogadro ma jakieś sekretne znaczenie. W końcu istnieją liczby magiczne, z których niektórzy odnoszą się do liczby „pi”, liczb Fibonacciego, siedmiu (osiem na wschodzie), 13 itd. Zwalczymy próżnię informacyjną. Nie będziemy rozmawiać o tym, kim jest Amedeo Avogadro i dlaczego, oprócz sformułowanego przez niego prawa, na cześć tego naukowca nazwano również znalezioną stałą, krater na Księżycu. Napisano już na ten temat wiele artykułów.
Aby być precyzyjnym, Amedeo Avogadro nie liczył cząsteczek ani atomów w żadnej określonej objętości. Pierwszy, który spróbuje obliczyć, ile cząsteczek gazu
zawarty w danej objętości przy tym samym ciśnieniu i temperaturze był Josef Loschmidt, a było to w 1865 roku. W wyniku swoich eksperymentów Loschmidt doszedł do wniosku, że w jednym centymetrze sześciennym dowolnego gazu w normalnych warunkach znajduje się 2,68675 • 10^19 cząsteczek.
Następnie wynaleziono wiele niezależnych sposobów określania liczby Avogadro, a ponieważ wyniki w większości były zbieżne, to po raz kolejny przemawiało za faktycznym istnieniem molekuł. W tej chwili liczba metod przekroczyła 60, ale w ostatnich latach naukowcy starają się jeszcze bardziej poprawić dokładność szacunków, aby wprowadzić nową definicję terminu „kilogram”. Jak dotąd kilogram jest porównywany z wybranym standardem materiałowym bez żadnej podstawowej definicji.
Wracając do naszego pytania - dlaczego ta stała jest równa 6,022 • 10^23?
W chemii w 1973 roku dla wygody obliczeń zaproponowano wprowadzenie pojęcia „ilość substancji”. Podstawową jednostką pomiaru wielkości był kret. Zgodnie z zaleceniami IUPAC ilość każdej substancji jest proporcjonalna do liczby jej określonych cząstek elementarnych. Współczynnik proporcjonalności nie zależy od rodzaju substancji, a liczba Avogadro jest jej odwrotnością.
Dla jasności weźmy przykład. Jak wiadomo z definicji jednostki masy atomowej, 1 a.m.u. odpowiada jednej dwunastej masy jednego atomu węgla 12C i wynosi 1,66053878•10^(-24) gramów. Jeśli pomnożymy 1a.m. przez stałą Avogadro otrzymujesz 1.000 g/mol. Weźmy teraz jakiś pierwiastek chemiczny, powiedzmy, beryl. Według tabeli masa jednego atomu berylu wynosi 9,01 amu. Obliczmy, ile wynosi jeden mol atomów tego pierwiastka:
6,02 x 10^23 mol-11,66053878x10^(−24) gram9,01=9,01 gram/mol.
Tak więc okazuje się, że masa molowa jest liczbowo taka sama jak masa atomowa.
Stała Avogadro została specjalnie dobrana tak, aby masa molowa odpowiadała wartości atomowej lub bezwymiarowej - względnej masie cząsteczkowej (atomowej). Można powiedzieć, że liczba Avogadro zawdzięcza swój wygląd z jednej strony jednostce masy atomowej, a z drugiej ogólnie przyjętej jednostce porównywania masy - gramowi.
