Nombre d'Avogadro
(ou Constante d'Avogadro)

Le nombre d'Avogadro est nommé en l'honneur du physicien et chimiste italien Amedeo Avogadro (1776-1856).

En chimie et en physique, le nombre d'Avogadro (ou constante d'Avogadro), noté NA, est défini comme le nombre d'entités élémentaires (atomes, molécules, ou ions en général) qui se trouvent dans une mole de matière. Sa dimension est donc l'inverse d'une quantité de matière : mole-1 (la mole à la puissance -1).

Sa valeur correspond, par convention, au nombre d'atomes de carbone dans 12 grammes de carbone 12. Elle est mesurée à :

NA = 6,022 140 857(74) ×1023 mol-1

soit, environ 602 200 milliard de milliard d'entités élémentaires.

À partir du 20 mai 2019, le nombre d'Avogadro devient une constante fixée par convention, qui définit la mole : NA = 6,022 140 76 ×1023 mol-1, exactement4.
Le kilogramme étant alors défini en fixant les valeurs de trois constantes (la période de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133 à la température du zéro absolu, la vitesse de la lumière et la constante de Planck), le nombre d'atomes de carbone contenus dans 12 g de carbone 12 reste sujet à la mesure, mais n'a plus de nom particulier.

L'intérêt de la constante d'Avogadro provient du fait que la masse d'une mole d'atomes ou masse molaire atomique, lorsqu'elle est exprimée en grammes, correspond donc en première approximation, au nombre de nucléons de l'atome considéré (par exemple 27 nucléons pour l'aluminium).

Si N(X) désigne le nombre d'entités X d'un échantillon donné d'un corps pur, et si n(X) désigne la quantité de matière d'entités X du même échantillon, on obtient la relation :

n ( X ) = N ( X ) / NA

Le nombre d'Avogadro correspond également au facteur de conversion entre le gramme et l'unité de masse atomique (u) :

1 g = N A · u

Valeur numérique.
En unités SI, le Bureau international des poids et mesures (BIPM) indique, en 2015, la valeur suivante :

NA = 6,022 140 76 × 10 23 mol-1

Avec une incertitude standard de : ± 1,2 × 1016 mol-1
Soit une incertitude relative de : 2,0 × 10-8
À partir du 20 mai 2019, le nombre d'Avogadro devient une constante fixée par convention, qui définit la mole ( NA = 6,022 140 76 ×1023 mol-1, exactement).

NOTES.
On obtient une mesure assez précise de la masse de l'atome en multipliant son nombre de nucléons (appelé nombre de masse et noté A) par la masse d'un nucléon,
environ 1,67×10-24 g.
Un gramme de matière contient donc environ six cent mille milliards de milliards de nucléons (1/1,67 ×10-24 ˜ 6 ×1023) ; ce nombre est proche du nombre d'Avogadro.

Ainsi, la masse de NA molécules est proche de A grammes, où A est le nombre de nucléons de la molécule.
Par exemple, la molécule d'eau H2O comporte 18 nucléons (1 nucléon pour chaque H et 16 nucléons pour O, en négligeant les isotopes, voir aussi cette page spéciale ), donc 18 grammes d'eau contiennent environ six cent deux mille deux cent milliards de milliards de molécules.

En réalité, les différents isotopes naturels des éléments (qui diffèrent par leur nombre de neutrons, le nombre de protons étant caractéristique d'un élément) font que la masse de NA atomes d'un élément X peut être assez différente : par exemple une mole d'eau a une masse moyenne d'environ 18,0153 g, et non 18 g (n = 18,0153).

Autres utilisations.

* la valeur de la charge élémentaire e s'exprime en coulomb (C) et est égale à : 1,602 176 6208 ( 98 ) × 10-19 C,
(erreur relative sur cette valeur: 2,2×10-8).

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