Cantidá de sustancia

El Sistema Internacional d'Unidaes (SI) define la cantidá de sustancia como una unidá fundamental que ye proporcional al númberu d'entidaes elementales presentes. La constante de proporcionalidad depende de la unidá escoyida pa la cantidá de sustancia; sicasí, una vegada fecha esta eleición, la constante ye la mesma pa tolos tipos posibles d'entidaes elementales. La identidá de les "entidaes elementales" depende del contestu y tien d'indicase; polo xeneral estes entidaes son: átomos, molécules, iones, o partícules elementales como los electrones. La cantidá de sustancia dacuando denominar como cantidá química.. 

La unidá SI pa la cantidá de sustancia, que ye una de les unidaes fundamentales del SI, ye'l mol. El mol defínese como la cantidá de sustancia que tien un númberu d'entidaes elementales como átomos hai en 12 g de carbonu-12. Esi númberu ye equivalente a la Constante de Avogadro,NA, que tien el valor de 6,02214179 (30) . 1023 o= mol-1. El trabayu de precisión tien de tar alredor de 50 partes per mil millones y ta llindáu pola incertidume nel valor de la constante de Planck. Téngase en cuenta que nel marcu del SI, la constante de Avogadro tien unidaes, polo que ye incorreutu referise a ella como'l númberu de Avogadro”, una y bones un númberu” supónse que ye una cantidá ensin dimensiones. Con mol como unidá, la constante de proporcionalidad ente la cantidá de sustancia y el númberu d'entidaes elementales ye 1 /NA.

Nun hai nenguna razón pa esperar que la masa de cualquier númberu enteru d'átomos de carbonu-12 tenga de ser igual a esautamente 12 g, del que s'esprende que'l númberu de Avogadro exactu nun ye necesariamente un enteru. Dempués de too, la definición de gramu ye que ye 1/1000 d'un kilogramu, y la definición d'un kilogramu ye que ye la masa del kilogramu prototipu, un cilindru sólidu, que se caltién nuna caxa fuerte en Francia, fecha d'una aleación de platín-iridiu, y que polo tanto nun tien nenguna rellación particular colos átomos de carbonu-12 (ver tamién Kilogramu).

Por cuenta de que hai qu'estremar ente les magnitúes físiques y les sos unidaes, ye desaparente pa referise a la cantidá de sustancia como'l "númberu de mol"," tal como ye desaparente pa referise a la cantidá física de llargor como "el númberu de metros.

La única otra unidá de cantidá de sustancia anguaño n'usu ye la llibra mol (símbolu: lb-mol.), que s'utiliza dacuando n'inxeniería química nos Estaos Xuníos.1 lb-mol ≡ 453.592 37 mol (esta rellación ye exacta, a partir de la definición de llibra de pesu internacional).

 Terminoloxía 
Cuando se cita una cantidá de sustancia, ye necesariu especificar la entidá arreyada (sacantes que nun haya peligru de nenguna ambigüedá). Un mol de cloru puede referise tanto a átomos de cloru (como en 58,44 g de cloruru de sodiu) o a molécules de cloru (como en 22,711 dm³ de cloru gas en condiciones estándar). La manera más simple d'evitar l'ambigüedá ye sustituyir el términu “sustancia” pol nome de la entidá y/o citar la fórmula empírica. Por casu:
 cantidá de cloroformu, CHCl3
 cantidá de sodiu, Na
 cantidá d'hidróxenu (átomos), H
 n(C2H4)
Esto puédese considerar como una definición téunica de la pallabra “cantidá”, un usu que tamién s'atopa nos nomes de ciertes cantidaes derivaes (ver más palantre).

 Cantidaes derivaes 
Cuando la cantidá de sustancia entra nuna cantidá derivada, polo xeneral nel denominador: estes cantidaes conócense como “cantidaes molares”. Por casu, la cantidá que describe'l volume ocupáu por una cantidá de sustancia dao denominar volume molar, ente que la cantidá que describe la masa d'una cantidá de sustancia dao ye la masa molar. Les cantidaes molares indíquense dacuando pol subíndice llatín “m” nel símbolu, por casu, Cp,m, la capacidá calorífica molar a presión constante: el subíndice puede omitise si nun hai riesgu d'ambigüedá, como asocede de cutiu nel casu de compuestos químicos puros.

La principal cantidá derivada na que la cantidá de sustancia entra nel numberador ye la concentración molar, c, sacante en química clínica onde se prefier el términu concentración de sustanciaInternational Union of Pure and Applied Chemistry (1996). "Glossary of Terms in Quantities and Units in Clinical Chemistry." Pure Appl. Chem. 68:957–1000. (pa evitar cualesquier posible ambigüedá con concentración en masa). El nome concentración molar ye incorreutu, Concentración molar tien de referise a una concentración por mol, esto ye, una fracción de cantidá. L'usu de “molar” como unidá igual a 1 mol/dm³, símbolu M, ye frecuente, pero non (hasta mayu de 2007) totalmente aceptada pola IUPAC magar ye d'usu común.

 Historia 
Los alquimistas, y especialmente los primeres metalúrxica, probablemente teníen dalguna idea sobre la cantidá de la sustancia, pero nun perduraron rexistros que xeneralizaren esta idea más allá d'un conxuntu de recetes. Lomonosov en 1758 cuestionó la idea de que la masa yera solamente una midida de la cantidá de materia, pero namái en rellación coles sos teoríes sobre la gravitación. El desenvolvimientu del conceutu de cantidá de sustancia yera coincidente con, y vital para, la nacencia de la química moderna.

 1777: Wenzel publica Lleiciones d'afinidá, nel que demuestra que les proporciones del componente de "base" y del componente "acedu" (catión y anión na terminoloxía moderna) siguen siendo los mesmos mientres les reacciones ente dos Sales neutres..
 1789: Lavoisier publica Traité Élémentaire de Chimie, introduciendo'l conceutu d'elementu químicu y clarificando la Llei de caltenimientu de la masa pa les reacciones químiques..
 1792: Richter publica'l primer volume de Stoichiometry or the Art of Measuring the Chemical Elements (la publicación de los volúmenes posteriores sigue hasta 1802). El términu "estequiometría" ye utilizáu per primer vegada. Les primeres tables de pesos equivalentes publicáronse para reacciones acedu-base. Richter tamién menta que, pa un ácidu dao, la masa equivalente del ácidu ye proporcional a la masa d'osíxenu na base.
 1794: Proust na llei de les proporciones definíes xeneraliza'l conceutu de pesu equivalente a tolos tipos de reacciones químiques, y non solamente a les reacciones acedu-base.
 1805: Dalton publica'l so primer trabayu na moderna teoría atómica, incluyendo una "Tabla de los pesos relativos de les últimes partícules de los gases y otros cuerpos".
 1808: Publicación de A New System of Chemical Philosophy de Dalton, que contién la primer tabla de pesos atómicos (basada en H = 1).
Col conceutu d'átomos surdió la noción de pesu atómicu.
Magar munchos amosáronse escépticos alrodiu de la realidá de los átomos, los químicos atoparon rápido nos pesos atómicos una ferramienta inestimable pa espresar les rellaciones estequiométricas.

 1809: La Llei de los volúmenes de combinación de Gay-Lussac , indicando una rellación de númberos enteros ente los volúmenes de los reactivos y los productos nes reacciones químiques de gases. English translation.
 1811: Avogadro emite la hipótesis de que volúmenes iguales de gases distintos nes mesmes condiciones de presión y temperatura contienen el mesmu númberu de partícules, conocida agora como Llei de Avogadro. English translation.
 1813/1814: Berzelius publica la primera de delles tables de pesos atómicos basada na escala d'O = 100.Estractos d'ensayu Berzelius ':
Part II; Part III.Les primeres midíes de pesos atómicos de Berzelius publicar en Suecia en 1810: 
 1815: Prout publica'l so hipótesis de que tolos pesos atómicos son múltiplos enteros del pesu atómicu del hidróxenu. La hipótesis foi abandonada darréu dáu'l pesu atómicu reparáu del cloru (approx. 35.5 relativu al hidróxenu).
 1819: La Llei de Dulong-Petit rellaciona'l pesu atómicu d'un elementu sólidu col so calor específico. English translation
 1819: El trabayu de Mitscherlich isomorfismu de cristales dexa esclariar munches fórmules químiques, al resolver delles ambigüedaes nel cálculu de los pesos atómicos.

La llei de los gases ideales foi la primera en ser afayada de munches rellaciones ente'l númberu d'átomos o molécules nun sistema y otres propiedaes físiques de dichu sistema, amás de la so masa. Sicasí, esto nun foi abondu pa convencer a tolos científicos que los átomos y les molécules teníen una realidá física, en cuenta de ser a cencielles ferramientes útiles pal cálculu.

 1834: Clapeyron establez la llei de los gases ideales.
 1834: Faraday establez el so Llei de la electrólisissobremanera, que “la descomposición química d'una corriente ye constante pa una cantidá constante d'electricidá”.
 1856: Krönig deduz la llei de los gases ideales a partir de la teoría cinética. Clausius publica una deducción independiente al añu siguiente.
 1860: el Congresu de Karlsruhe alderica la rellación ente molécules físiques”, “molécules químiques” y átomos, ensin algamar un consensu.Wurtz's Account of the Sessions of the International Congress of Chemists in Karlsruhe, on 3, 4, and 5 September 1860.
 1865: Loschmidt fai la primer estimación del tamañu de les molécules d'un gas y polo tanto del númberu de molécules nun determináu volume de gas, agora conocida como la constante de Loschmidt. English translation.
 1886: van't Hoff amuesa les semeyances de comportamientu ente les soluciones esleíes y de los gases ideales.
 1887: Arrhenius describe la disociación de los electrolitos en solución, resolviendo unu de los problemes nel estudiu de les propiedaes coligativas. English translation.
 1893: primer usu rexistráu del términu mol pa describir una unidá de cantidá de sustancia, por Ostwald nun llibru de testu universitariu.
 1897: primer usu rexistráu del términu mol n'inglés.
 1901: Van't Hoff recibe'l primer Premiu Nobel de Química, en parte pola determinación de les lleis de la presión osmótica.Odhner, C.T. (10 d'avientu de 1901). Presentation Speech for the 1901 Nobel Prize in Chemistry.
 1903: Arrhenius recibe'l Premiu Nobel en Química, en parte pol so trabayu na disociación de los electrolitos.Törnebladh, D.R. (10 d'avientu de 1903). Presentation Speech for the 1903 Nobel Prize in Chemistry.

A la llegada del sieglu XX, los partidarios de la teoría atómica de más o menos ganaren la partida, pero quedaben munches cuestiones pendientes, ente elles el tamañu de los átomos y el so númberu. El desenvolvimientu de la espectrometría de mases, una de les téuniques que revolucionó la forma en que los físicos y químicos realicen conexones ente'l mundu microscópicu d'átomos y molécules y les observaciones macroscópiques de los esperimentos de llaboratoriu.

 1905: l'informe d'Einstein sobre'l movimientu browniano estena les últimes duldes sobre la realidá física de los átomos, y abre el camín pa una determinación exacta de la so masa.
 1909: Perrin acuña'l nome de “constante de Avogadro” y realiza una estimación del so valor. Extract in English, translation by Frederick Soddy.
 1913: descubrimientu d'isótopu d'elementos non radiactivos por Soddy y Thomson.
 1914: Richards recibe'l Premiu Nobel de Química “poles sos determinaciones de la masa atómico d'un gran númberu d'elementos”.Söderbaum, H.G. (November 11, 1915). Statement regarding the 1914 Nobel Prize in Chemistry.
 1920: Aston propón la regla del númberu enteru, una versión actualizada de la hipótesis de Prout.
 1921: Soddy recibe'l Premiu Nobel en Química “pol so trabayu na química de les sustancies radiactives y les investigaciones sobre isótopos”.Söderbaum, H.G. (December 10, 1921). Presentation Speech for the 1921 Nobel Prize in Chemistry.
 1922: Aston recibe'l Premiu Nobel en Química “polos sos descubrimientos de los isótopos d'un gran númberu d'elementos non radiactivos, y pola so regla del númberu enteru”.Söderbaum, H.G. (December 10, 1922). Presentation Speech for the 1922 Nobel Prize in Chemistry.
 1926: Perrin recibe'l Premiu Nobel en Física, en parte pol so trabayu na midida de la constante de Avogadro.Oseen, C.W. (December 10, 1926). Presentation Speech for the 1926 Nobel Prize in Physics.
 1959/1960: escala de mases atómiques unificada basada nel 12C = 12 adoptada pola IUPAP y la IUPAC.
 1968: encamiéntase la inclusión del mol nel Sistema Internacional d'Unidaes (SI) pol Comité Internacional de Peses y Midíes (CIPM).
 1972: apruébase'l mol como unidad fundamental SI de cantidá de sustancia.

 Ver tamién 
 Fracción molecular, x''
 Unidá de masa atómico
 Masa atómico
 Constante de Avogadro
 Constante de Boltzmann
 Concentración
 Equivalente (química)
 Pesu equivalente (equivalente gramu)
 Constante Universal de los gases ideales
 Llei de los gases ideales
 Constante de Loschmidt
 Masa molecular
 Concentración molar
 Mol
 Volume molar

 Referencies 

 Enllaces esternos 

*