O que é constante de Avogadro?

Você sabe o que é constante de Avogadro? A constante de Avogadro (N_A) é utilizada para expressar a proporção que existe entre a quantidade de matéria, em mols, e a quantidade de entidades existentes (como átomos, moléculas, íons, elétrons, entre outros). Seu valor exato é de 6,02214076 x 10²³ mol^-1 e figura como uma das sete constantes de valor definido no Sistema Internacional de Unidades, o SI.

A constante de Avogadro não é necessariamente calculada, mas sim determinada. Atualmente, é definida por meio de uma esfera de silício-28, a qual tem uma massa ajustada para 1 quilograma. A constante de Avogadro está atrelada ao mol, ou seja, caso a constante seja revisada, o valor exato de 1 mol também será alterado.

Leia também: Afinal, o que é matéria?

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre constante de Avogadro
• 2 - Fórmula da constante de Avogadro
• 3 - Como calcular a constante de Avogadro?
• 4 - Mol e constante de Avogadro
• 5 - Exercícios resolvidos sobre constante de Avogadro

Resumo sobre constante de Avogadro

• A constante de Avogadro é um fator de proporcionalidade que existe entre a quantidade de matéria, em mols, e a quantidade de entidades existentes, as quais podem ser átomos, moléculas, íons, entre outros.
• O valor exato da constante de Avogadro, determinado em 2019, é de 6,02214076 x 10²³ mol^-1.
• A constante de Avogadro é uma das sete constantes de valor definido no Sistema Internacional de Unidades (SI).
• Apresenta o número de entidades elementares em cada mol; portanto, o mol e a constante de Avogadro estão interrelacionados.

Fórmula da constante de Avogadro

A constante de Avogadro (N_A) é um fator de proporcionalidade que existe entre a quantidade de matéria (n, em mols) e a quantidade de entidades existentes (N, adimensional). Tais entidades podem ser átomos, moléculas, íons, elétrons, entre outros.

N = N_A · n

O valor exato da constante Avogadro é de 6,02214076 x 10²³ mol^-1 (lê-se mol^-1 como “por mol”), mas é comumente aproximado para 6 x 10²³ mol^-1. A constante de Avogadro figura como uma das sete constantes de valor definido no Sistema Internacional de Unidades (SI).

Como calcular a constante de Avogadro?

A constante de Avogadro, sendo uma constante, não é calculada, mas determinada. A determinação mais recente da constante de Avogadro se deu com o Projeto Avogadro.

Até certo tempo atrás, a contante de Avogadro era definida como o número de átomos de carbono-12 em uma amostra de 12 gramas desse isótopo. Porém a constante foi redefinida, em 2019, por meio de uma esfera uniforme de cristal de silício-28, cuja massa foi cuidadosamente ajustada para 1 quilograma.

O cuidado na criação da esfera de silício permitiu a obtenção de informações geométricas precisas, como a massa, o diâmetro e os parâmetros espaciais da rede cristalina de silício. Com isso e com as informações da massa de cada átomo de silício, chegou-se ao número de átomos de silício na esfera e, por conseguinte, à constante de Avogadro. Esses esforços são conhecidos como o Projeto Avogadro, e, segundo os cientistas responsáveis, a medição tem uma incerteza na ordem das partes por bilhão.

Mol e constante de Avogadro

O mol é definido como uma unidade de quantidade, sendo que um mol é exatamente igual a 6,02214076 x 10^-23 entidades elementares (átomos, moléculas, íons, elétrons ou qualquer outra partícula ou um grupo específico de partículas). Assim sendo, a definição de mol é fixada à constante de Avogadro, o que quer dizer que a alteração na constante de Avogadro alterará a definição de mol.

Para saber mais sobre mol, clique aqui.

Exercícios resolvidos sobre constante de Avogadro

Questão 1

(Unitins) Na vida contemporânea é comum encontrar diversas mercadorias que são vendidas em conjunto ou por atacado. Por exemplo, não se compra um bloco cerâmico, e sim, um conjunto de mil unidades de blocos cerâmicos; não se compra um grão de café, e sim, um conjunto de grãos. Ambos podem representar ou ilustrar o conceito de mol na química.

Carlos estava com dor e febre e, para aliviar os sintomas, tomou 2 comprimidos contendo cada um 45 mg de ácido acetilsalicílico (C₉H₈O₄).

Considerando a constante de Avogadro 6,0 · 10²³ e as massas atômicas C = 12 u, H = 1 u e O = 16 u, o número de moléculas da substância ingerida é:

A) 3 · 10²⁰

B) 1,5 · 10²⁰

C) 1,5 · 10²³

D) 3 · 10²³

E) 6 · 10²³

Resolução:

Alternativa A.

Para determinar o número de moléculas, precisamos do número de mols, que pode ser obtido da massa. Carlos tomou 2 comprimidos de 45 mg cada, ou seja, ingeriu 90 mg de ácido acetilsalicílico.

Pelas massas atômicas, numericamente iguais às massas molares, calculamos a massa molar do ácido acetilsalicílico:

MM(C₉H₈O₄) = 9 · 12 + 8 · 1 + 4 · 16 = 180 g/mol

O número de mols pode sair pela expressão:

$n = \frac{m}{MM} = \frac{90 \cdot 10^{-3} \, \text{g}}{180 \, \frac{g}{mol}} = 0{,}5 \cdot 10^{-3} \, \text{mol} = 5 \cdot 10^{-4} \, \text{mol}$

Assim, pela relação N = N_A · n:

N = 6 · 10²³ · 5 · 10^-4

N = 3 · 10²⁰ moléculas

Questão 2

(Fame) Segundo a Fundação Internacional de Osteoporose, o Brasil é o 47º no ranking de consumo de cálcio, cuja média do brasileiro é de 500 mg/dia. Sabe-se que um adolescente deve ingerir 1300 mg do nutriente por dia.

Dado: Constante de Avogadro (N_A) = 6,0 x 10²³ mol^-1

Nesse contexto, qual é a quantidade mais próxima de átomos de cálcio que um adolescente brasileiro está deixando de consumir diariamente?

A) 1,2 x 10²²

B) 7,5 x 10²¹

C) 2,0 x 10²²

D) 6,0 x 10²¹

Resolução:

Alternativa A.

A massa que o adolescente brasileiro deixa de ingerir é de 800 mg (1300 - 500), ou seja, 0,8 grama de cálcio.

A massa molar do cálcio é de 40 g/mol, assim, o número de mols que o adolescente brasileiro deixa de ingerir é dado pela expressão:

$n = \frac{m}{MM} = \frac{0,8 \text{g}}{40\, \frac{g}{mol}} = 0,02\text{mol}$

Assim, pela relação N = N_A · n:

N = 6 · 10²³ · 0,02

N = 1,2 · 10²² átomos de cálcio

Crédito de imagem

^[1] StockphotoVideo / Shutterstock

Fontes

BRUNNING, A. Mole day – what is mole in chemistry? Compound Interest. 23 out. 2014. Disponível em: https://www.compoundchem.com/2014/10/23/moleday/.

INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY – IUPAC. Glossary of terms used in physical organic chemistry. Pure and Applied Chemistry, Reino Unido, 1994.

JASON LEARNING. The mole. Jason Learning. Disponível em: https://jason.org/universal-constants/?sub_resource=32292.

NATIONAL INSTITUTE OF STANDARDS AND TECHNOLOGY – NIST. Kilogram: silicon spheres and the International Avogadro Project. NIST. 2 nov. 2018. Disponível em: https://www.nist.gov/si-redefinition/kilogram-silicon-spheres-and-international-avogadro-project.