Quantos átomos há no cérebro humano?

Podemos calcular o número de átomos na sua cabeça se soubermos a densidade e uma constante chamada Avogadro's número. Isto é realmente apenas uma estimativa, mas vai ser uma boa estimativa. A equação é bastante simples. O número de átomos de QUALQUER substância num volume é:

# de átomos = N * (densidade) * volume / (Peso Molecular).

N é uma constante chamada Avogadro's número e é igual a 6.022*10^23 átomos/mol. Também pode ser moléculas por molécula. Na fórmula acima a densidade vezes o volume é apenas a massa. Se você sabe o peso de algo ou qual é o seu volume e densidade, você pode facilmente fazer isso.

Comecemos com um problema simples. Um litro de água é 1000 centímetros cúbicos. A água é fácil porque cada centímetro cúbico tem 1 grama de massa. A água é composta por 2 átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. O hidrogênio tem um peso atômico de 1 e o oxigênio tem um peso atômico de 16. A água tem um peso molecular de 18. O litro de água tem 1.000 gramas. O número de moles é de 1000/18 = 55.556 moles. O número de moléculas é portanto 6,022*10 ^ 23 * 55,556 = 3,346*10^25 moléculas. O número de átomos é 3 vezes maior porque cada molécula tem três átomos, portanto há 1.0038*10^26 átomos em um litro de água.

Agora sabemos o suficiente para responder a sua pergunta. Uma cabeça humana típica pesa cerca de 10 - 12 libras. Somos na sua maioria compostos por água. Quando você vai nadar você provavelmente notou que quase todo mundo flutua com apenas parte da cabeça fora d'água. Esta observação irá levar-vos a concluir que a nossa densidade está muito próxima da densidade da água. Armados com tudo isto podemos estimar o número de átomos na vossa cabeça. Uma libra é 454 gramas, por isso uma cabeça humana de 10 libras é 4.540 gramas. Se eu assumir que somos principalmente água na média porque a nossa densidade média é aproximadamente a da água então eu posso usar a informação acima sobre água para obter a resposta.

Moles por cabeça = (4,540 gramas) / (18 gramas/mol) = 252.22 moles
Moléculas por molécula = 6.022*10^23 * 252.22 moles = 1.519*10^26 moléculas
Atomos por cabeça = 3 * moléculas = 4.56*10^26

Isto é 456 trilhões de trilhões de átomos!

I'concluirá com uma nota histórica. Avogadro foi um físico italiano que primeiro descreveu a constante Avogadro como uma hipótese em 1811. Ele estava tentando entender porque nas reações químicas envolvendo gases a observação de que volumes iguais de gases diferentes tinham o mesmo número de toupeiras. Isto foi encontrado verdade mesmo quando as massas eram muito diferentes. A idéia de que uma toupeira de qualquer substância tem exatamente o mesmo número de átomos (ou moléculas) não importa do que a substância é feita foi explicada por Avogadro e seu nome tem se colado ao seu número desde então.