Mecanica De Fuidos

SE BUSCA UNA MAGNITUD PARA LA UNIDAD MOL

Julio José Andrade Gamboa(1), Hugo Luis Corso y Fabiana Cristina Gennari(2)

Universidad Nacional del Comahue y Centro Atómico Bariloche

(8400) Bariloche, Argentina

(1) correo electrónico: andrade@cab.cnea.gov.ar

(2) Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)

[Recibido en Octubre de 2005, aceptado en Enero de 2006]

RESUMEN(Inglés)

En este trabajo se analiza la frecuente discusión acerca de cuál es la magnitud de la

que el mol es su unidad. Se cuestiona la definición de cantidad de sustancia dada por

la IUPAC como magnitud fundamental del SI. Se presenta como ciertamente inútil la

búsqueda de una magnitud que mida una porción de materia en unidades mol y que

no haga referencia a la cantidad de entidades elementales que la componen. Se

considera aceptable denominar Cantidad Química a la magnitud que expresa el

número de entidades elementales constitutivas de cualquier sistema material, siendo

el mol = 6,02214 × 1023 entidades, su unidad. Se propone que el mol sea incluido

como una unidad suplementaria (no fundamental) del SI.

Palabras clave: Mol; cantidad de sustancia; cantidad química; unidades

fundamentales; Sistema Internacional.

INTRODUCCIÓN

El mol es la única unidad de cálculo fisicoquímico que ha suscitado la discusión acerca

de cuál es la magnitud que le corresponde (Kell, 1977; Furió, Azcona, Guisasola y

Mujika, 1993; Freeman, 2003).

Cuando Ostwald introdujo el término mol en 1900, lo definió con base en una masa

proporcional a las masas relativas de las entidades elementales de las sustancias, lo

cual trajo el consabido problema de la interpretación del mol como una unidad de

masa. El hasta ahora vigente uso de cantidades como el átomo-gramo y la moléculagramo

(lo cual consideramos que debe ser desterrado de la instrucción) ha reforzado

en épocas actuales esta asociación errónea. Más tarde, con los avances en la teoría

atómico-molecular, un mol fue identificado como un número fijo de átomos,

moléculas, iones, etc., es decir, el número de Avogrado de entidades elementales.

Queda claro, entonces, que el mol nació para establecer cantidades de entidades

J.J. ANDRADE GAMBOA, H.L. CORSO, F.C. GENNARI

230

elementales sin la necesidad de tener que definir alguna magnitud especialmente

asociada.

A fines del siglo XIX, se introdujo la escala de “pesos atómicos” basada en O = 16,

bajo la influencia de Berzelius, y comenzó a ser usada por los químicos (Guggenheim,

1961). De modo que se pasó a definir el mol como “... la cantidad de sustancia que

contiene el mismo número de moléculas (o iones, o átomos) que el existente

exactamente en 16 g de O”.

Pero en 1929 fueron descubiertos los isótopos 17O y 18O, con lo cual los físicos tuvieron

muy buenas razones (Kohman, Mattauch y Wapstra, 1958) para basar su escala en

16O = 16. Para los químicos, el “peso atómico” del oxígeno (obviamente, un promedio

ponderado de sus isótopos), era 15,99560. La diferencia entre las dos escalas era una

fuente de controversias e irritación entre químicos y físicos. Las discusiones

mantenidas, y las condiciones que tanto físicos como químicos impusieron, llevaron a

adoptar una escala unificada, propuesta en 1957 por Olander y Nier (Kohman et al.,

1958), basada en 12C = 12, y que fue oficialmente aceptada por la IUPAC

(International Union of Pure and Applied Chemistry) en 1961 y por la IUPAP

(International Union of Pure and Applied Physics) en 1960.

La IUPAC y la IUPAP resolvieron en conjunto en 1967 tomar como referencia al 12C, y

redefinir el mol como

“la cantidad de sustancia de un sistema material que contiene tantas entidades

elementales como átomos hay en 0,012 kg de 12C. Cuando se usa el mol las

entidades elementales deben ser especificadas, pudiendo ser átomos, moléculas,

iones, electrones, u otras partículas o agrupaciones específicas de tales

partículas.”

Esta definición fue adoptada por la XIV Conferencia General de Pesas y Medidas de

1971, y el mol fue incluido como unidad fundamental del Sistema Internacional (SI).

El objetivo del presente trabajo es discutir las diferentes posturas actuales acerca de

cuál es la magnitud de la que el mol es la unidad.

LA RIGUROSIDAD EN LA DEFINICIÓN ACTUAL DE MOL

La definición de mol incluye de manera implícita la mención de la magnitud

correspondiente, pero es insuficiente para dar su significado. Cuando se menciona que

el mol “... es la cantidad de sustancia ...” se está estableciendo que cantidad de

sustancia constituye una magnitud. Pero no hay una definición previa de esta

magnitud de manera independiente de la definición de mol. Entonces estaría definido

(de manera circular) que cantidad de sustancia es la magnitud cuya unidad es el mol.

Esto entra en conflicto con los aspectos conceptuales asociados a las definiciones del

resto de las unidades fundamentales: primero existe un concepto de magnitud

(longitud, masa, tiempo), claramente establecido mediante un procedimiento

instrumental (indicación de cómo usar una regla, una balanza, un cronómetro), que

permite efectuar mediciones de cantidades de esas magnitudes. Luego, la unidad es

una cantidad de cada magnitud, elegida de manera arbitraria con fines comparativos.

SE BUSCA UNA MAGNITUD PARA LA UNIDAD MOL

231

Lamentablemente, en beneficio de la rigurosidad de la definición de mol, no existe una

forma análoga para definir cantidad de sustancia, ya que no hay manera de establecer

un procedimiento directo para medir cantidades de esta magnitud. A su vez, el

significado de la frase cantidad de sustancia, le restringiría el ámbito de aplicación a

esta magnitud, dejando de lado la posibilidad de, por ejemplo, hacer referencia a

moles de partículas elementales (electrones, protones, neutrones), ya que un conjunto

de las mismas no constituyen sustancia alguna. Incluso, el mol ha sido vinculado con

cantidades correspondientes a magnitudes diferentes a la masa. Así, la energía de un

mol de fotones es denominada einstein y la carga eléctrica de un mol de electrones es

un faraday. La posibilidad de tomar el mol como referencia para definir una cantidad

de energía o de carga

...