Avogadro, Gay-Lussac, Dalton, dan Sejarah konsep mol
Pada tahun 1811, pengacara Italia yang menjadi ahli kimia Amedeo Avogadro menerbitkan sebuah artikel di jurnal sains Prancis yang tidak terkenal yang meletakkan dasar bagi konsep mol. Namun, ternyata, itu bukan niatnya.
Avogadro sedang mencoba menjelaskan sebuah pengamatan sederhana yang aneh yang dilakukan oleh salah seorang sezamannya. Kontemporer ini adalah ahli kimia Prancis dan balon udara panas Joseph-Louis Gay-Lussac, yang terpesona oleh gas yang mengangkat balonnya dan melakukan studi tentang perilaku gas. Pada 1809, Gay-Lussac menerbitkan pengamatannya bahwa volume gas bereaksi satu sama lain dalam rasio kecil, bilangan bulat. Misalnya, Gay-Lussac mengamati bahwa 2 volume karbon monoksida bereaksi dengan 1 volume oksigen untuk menghasilkan 2 volume karbon dioksida. Ilmuwan modern akan segera mengenali reaksi ini sebagai: 2CO + 1O2 → 2CO2 (Gambar bawah). Tapi bagaimana mungkin para ilmuwan awal abad ke-19 menjelaskan pengamatan rapi ini dari jumlah kecil dan utuh?
Dalam makalahnya tahun 1811, Avogadro menarik dari teori atom ilmuwan Inggris John Dalton gagasan bahwa semua materi, baik gas atau cair atau padat, terbuat dari partikel yang sangat kecil. Avogadro mengasumsikan bahwa untuk zat dalam keadaan gas, partikel gas menjaga jarak tetap satu sama lain. Jarak tetap ini bervariasi dengan suhu dan tekanan, tetapi sama untuk semua gas pada suhu dan tekanan yang sama.
Asumsi Avogadro berarti bahwa volume yang ditentukan dari satu gas, seperti CO2, akan memiliki jumlah partikel yang sama dengan volume yang sama dari gas yang sama sekali berbeda, seperti O2. Asumsi Avogadro juga berarti bahwa ketika gas-gas bereaksi bersama-sama, seluruh angka rasio volume rasio mencerminkan bagaimana gas bereaksi pada tingkat molekul individu. Jadi, 2 volume CO bereaksi dengan 1 volume O2, karena pada tingkat molekuler, 2 molekul CO bereaksi dengan 1 molekul O2.
Makalah Avogadro sebagian besar diabaikan selama beberapa dekade: keberadaan atom masih diperdebatkan, dan Avogadro tidak menawarkan bukti eksperimental untuk mendukung sarannya. Namun, mantan muridnya, ahli kimia Italia Stanislao Cannizzaro, menggunakan ide-ide Avogadro untuk mencari tahu hubungan penting antara volume gas, jumlah partikel, dan berat. Cannizzaro beralasan bahwa jika dia memiliki sampel dua gas yang berbeda dengan jumlah atom yang sama, seperti nitrogen dan oksigen, maka dia dapat menimbang masing-masing sampel dan membandingkan rasio berat. Dengan membandingkan rasio, ia dapat mengetahui berat relatif satu atom nitrogen dibandingkan dengan satu atom oksigen. Pendekatan ini masih digunakan oleh para ilmuwan saat ini untuk mengetahui massa relatif suatu atom dari satu unsur dibandingkan dengan massa atom dari unsur yang berbeda.