¿Por qué el mol es una cantidad física fundamental? [duplicar]

Estoy empezando a estudiar física en detalle y mientras leía sobre cantidades físicas, me intrigaba por qué mol (cantidad de sustancia) se toma como una cantidad física.

Una cantidad física es cualquier cantidad que podemos medir y tiene una unidad asociada a ella. Pero un mol representa la cantidad de sustancia al indicar el número de partículas (átomos, moléculas, iones, etc.) presentes. Entonces es un número puro y los números son adimensionales. Entonces, mol no debe considerarse una cantidad física.

Además, las cantidades físicas fundamentales deben ser independientes entre sí. Me pregunto si la masa y el mol son independientes. Esto es así, ya que seguramente se afectan entre sí, como podemos ver evidentemente al calcular el número de moles y usar la masa de esa muestra para el cálculo.

Entonces, ¿cómo es el mol una cantidad física fundamental e independiente de la masa?

" Esto es así porque seguramente se afectan entre sí, como podemos ver evidentemente al calcular el número de moles y usar la masa de esa muestra para el cálculo. " ¿Le importaría aclarar un poco más este ejemplo? Parece que dices que el mol y la masa pueden sustituirse entre sí en algunas ecuaciones, ese no es el caso.
Estoy en la escuela secundaria y en química mientras calculo el número de moles presentes en x gramos de carbono (supongamos), luego dividimos x por la masa molar de carbono y obtenemos la respuesta.
Pensé que esto podría mostrar una relación entre los dos...
La densidad de masa de un material le permite transformar entre masa y volumen para un material, pero las reconocemos como medidas separadas, no obstante. Es lo mismo para la masa molar de un material.
@AbhinavDhawan Hay una relación entre los dos, sí. la relación es:
metro = norte METRO
dónde metro es la masa (kg), norte cantidad de sustancia (moles) y METRO masa molar (kg/mol). También existe una relación entre masa y tiempo, otras dos propiedades fundamentales, en expresiones como la ley de Newton: F = metro d v d t . Como puedes ver, una relación entre dos cosas no dice nada sobre si son fundamentales o no. Siempre puedes inventar un número con unidad para multiplicar una propiedad fundamental, que la convierte en la otra, eso no dice nada especial sobre las dos.
También relacionado: ¿Qué es exactamente un lunar?
Mol es al número de elementos lo que los años luz son a la distancia; es un factor de conversión conveniente para una gran cantidad de elementos con aplicaciones en química física.
Parece que hay un problema con la forma en que formulaste la pregunta. Dices que un mol es una cantidad física. Esto es bastante fácil de mostrar simplemente por cómo definimos mol en SI. Luego amplías esto para preguntar cómo un mol es una propiedad física fundamental . Cuando alguien dice que es una cantidad física, no quiere decir que sea fundamental. Eso es algo que pareces haber implicado por tu cuenta, lo cual es la causa de tu confusión.
Porque se esconde debajo de todos los demás.
mol es una unidad de conteo, ¿por qué es fundamental? se deriva del número 1; decir que mol es fundamental es como decir que 1 es fundamental, lo cual no tiene sentido; llamar a 1, docena, mol una unidad fundamental es ridículo

Respuestas (4)

El mol definitivamente no es una cantidad física fundamental. Es solo una forma abreviada del número de Avogadro, para hacer que los números realmente grandes sean más manejables. Está puramente allí por conveniencia, no hay nada fundamentalmente físicamente significativo al respecto.

Tuya, la respuesta 'correcta'. 1 mol = 6.023 X 10 ^ 23 'cosas', ya sean moléculas o artilugios. Una conveniencia. Lo bueno es que cuando hablas de un mol de gas (ideal) en STP, ¡siempre es ~ 22.4 litros, independientemente del gas o la mezcla de gases que tengas!
Un gran problema con su pregunta es que comenzó refiriéndose a ella como una cantidad física. Eso es bastante fácil de aceptar. En el penúltimo párrafo lo cambia a "cantidad física fundamental", lo que implica algo completamente diferente. Podemos considerarlo una cantidad física, porque por definición es la cantidad de algo físico. Sin embargo, no es fundamental, parece un error que OP no esté diferenciando entre cantidades físicas fundamentales y cantidades físicas no fundamentales.
@JMac: incluso creo que quiere decir "cantidad base", no "cantidad fundamental".
@tparker Si es solo por conveniencia, ¿por qué es parte del SI? Pensé que el SI se trataba de definir unidades para dimensiones físicas fundamentales.
@Joffrey No, muchas de las "cantidades de base fundamentales" del SI se pueden expresar entre sí.

Los moles son unidades de cantidad. Técnicamente, puedes tener dos autos, o un topo de autos, dos tenedores, o un topo de tenedores, dos conejitos o un topo de conejitos. Pero dado que un mol es un número tan grande, solo es realmente útil para cosas de las que tienes muchas, como moléculas. En ese caso, sin embargo, es muy útil, ya que decir un mol es mucho más rápido que enunciar 602 sextillones, o 6.022140857 × 10 23 .

Es muy importante saber cuántas moléculas de un tipo particular hay (por ejemplo) en un vaso de precipitados. Si tiene dos moléculas altamente reactivas en un vaso de precipitados, probablemente no sea demasiado peligroso: estas dos moléculas solo destruirán dos de las moléculas del piso donde se cayó el vaso de precipitados. Sin embargo, si tiene un mol de estas moléculas peligrosas, el piso podría comenzar a quejarse.

La masa y el mol son cosas completamente diferentes: un mol de automóviles pesará más que un mol de moléculas de H2.

Estoy completamente de acuerdo contigo y tu respuesta me ayudó mucho. Pero aún así, lo que me desconcertó es que los lunares son solo números. Al igual que una docena o una veintena, el lunar también indica un número (que es el número de Avogadro). Entonces, ¿por qué se llama cantidad física? ¿Es solo la puerta un significado relativo? O es otra cosa ?
Siento que un gran problema es que la gente confunde el topo y la constante de Avogadro. Por lo que sé, un mol es una unidad de medida que tiene una cantidad muy específica (lo que la hace equivalente a la constante de Avogadro en valor). El mol en sí no es la cantidad, el mol es la unidad de medida, cuya cantidad es la constante de Avogadro.
Se considera una cantidad física por la misma razón que los "radianes" se consideran una medida de ángulo y los "esteroradianes" se consideran una medida de ángulo sólido. Ellos también son sin unidad. Tengo algunas respuestas aquí en Physics.SE que señalan que los sistemas de unidades existen por una razón y solo por una razón: ayudarnos a comprender la física. Los radianes, moles y estereorradianes reciben un estatus especial porque, a lo largo de los años, hemos descubierto que darles ese estatus especial facilita la comprensión de la física y sus ecuaciones.
@CortAmmon Me resulta útil hablar de radianes, moles, docenas, estereorradianes y similares como unidades adimensionales (no sin unidades).
@ChrisChudzicki Esa es una buena redacción. Me he vuelto perezoso, creo.
@mdavezzc ¿Por qué elegir conejos cuando podrías haber dicho un mol de lunares ?
Tenga en cuenta que "los moles son unidades de cantidad de sustancia", no "unidades de cantidades".

¿Es un número fundamental en la naturaleza? Es (actualmente) un número resultante de la estructura atómica (definida fundamentalmente por las masas de los quarks, la constante de Planck y el funcionamiento de la mecánica cuántica) y nuestra definición del gramo, que se basa en el prototipo internacional Kg. La constante de Avogadro se define actualmente mediante un experimento y, por lo tanto, no tiene un número "correcto" absoluto, solo una definición de trabajo acordada.

Sin embargo, esta es una forma complicada de definir las cosas, y hay muchos que argumentan que el Kg debe definirse en términos de un elemento particular y el número de Avogadro, lo que lo colocaría en un nivel más "fundamental" en mi libro. (Ver https://en.wikipedia.org/wiki/Kilogram#Avogadro_project )

Esto significaría "fijar" la constante de Avogadro simplemente eligiendo un número, luego definiendo el Kg en términos de este, de la misma manera que el segundo fue "fijado" en términos de las tantas oscilaciones de una frecuencia de luz particular, en lugar de que ser un 60 de un 60 de un 24 de una rotación de la Tierra (un número desordenado y variable).

Tenga en cuenta que el número de Avogadro es simplemente el factor de conversión entre las dos unidades de masa "gramo" y "unidad de masa atómica unificada". No tiene nada que ver con la masa de los quarks.
Tenga en cuenta que es "kg", no "Kg".

Es cierto que un mol es una medida de cantidad, es decir, no tiene dimensiones. ¡Pero eso no impide que lo tratemos como una cantidad física!

El hecho es que las unidades se pueden tratar de la misma manera que los números (o símbolos) a los que se aplican: multiplicar, dividir, reducir, reemplazar con expresiones equivalentes.

La característica especial de las unidades adimensionales es que pueden cambiar de número a unidad y viceversa a voluntad. Por ejemplo, al transponer unidades, siempre puede reemplazar el k prefijo con 10 3 , METRO con 10 6 etc y viceversa.

Ver:

20 × 10 23 ≈ 3 , 3 metro o yo 5 metro o yo ⋅ 5 gramo / metro o yo = 25 gramo norte A = 6 , 022 × 10 23 metro o yo − 1 = 1 R = k norte A = 1 , 380 × 10 − 23 j / k ⋅ 6 , 022 × 10 23 metro o yo − 1 = 8 , 314 j metro o yo ⋅ k
" metro o yo " es efectivamente solo un multiplicador, por lo que R es en realidad k en diferentes unidades!

Ya que metro o yo es adimensional, puedes legítimamente (en el sentido matemático) introducirlo en cualquier lugar y en cualquier potencia. Pero es probable que eso no tenga sentido físico ya que no existe tal cosa como un "número cuadrado de átomos", por lo que una vez que se introduce en un lugar apropiado, debe tratarse como una dimensión a partir de ese momento para mantener intacta la cordura de todos :)

Por lo tanto, un mol a menudo se considera una cantidad física porque es conveniente tratarlo como tal ; esto da como resultado números más comprensibles en la parte numérica de la expresión cuando se trata de cantidades prácticas de sustancias. Además, señala que el número que " metro o yo " se usa no con cualquier número, sino con un número de átomos; un número simple no tendría este significado.

Otra entidad adimensional comúnmente tratada como una cantidad física es el decibelio.

Ivan, tu terminología es un poco confusa. Creo que lo que quería decir es: "la unidad mol se usa por conveniencia, da como resultado números más comprensibles en valores numéricos de cantidades".
@VeraK También mostré cómo las unidades se pueden tratar de la misma manera que las letras y los números en una fórmula. Esto demuestra cómo "mol" tiene un sentido matemático perfecto: se puede introducir mediante transformaciones de equivalencia.
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