Calculadora de masa molar
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La identidad de una sustancia se define no sólo por los tipos de átomos o iones que contiene, sino por la cantidad de cada tipo de átomo o ion. Por ejemplo, el agua, H2O, y el peróxido de hidrógeno, H2O2, se parecen en que sus respectivas moléculas están compuestas por átomos de hidrógeno y oxígeno. Sin embargo, como una molécula de peróxido de hidrógeno contiene dos átomos de oxígeno, a diferencia de la molécula de agua, que sólo tiene uno, ambas sustancias presentan propiedades muy diferentes. Hoy en día disponemos de sofisticados instrumentos que permiten medir directamente estos rasgos microscópicos definitorios; sin embargo, esos mismos rasgos se derivaban originalmente de la medición de las propiedades macroscópicas (las masas y los volúmenes de las cantidades de materia a granel) utilizando herramientas relativamente sencillas (balanzas y cristalería volumétrica). Este enfoque experimental requirió la introducción de una nueva unidad de cantidad de sustancias, el mol, que sigue siendo indispensable en la ciencia química moderna.
El mol es una unidad de cantidad similar a las unidades familiares como el par, la docena, el bruto, etc. Proporciona una medida específica del número de átomos o moléculas en una muestra de materia. Un mol se define como la cantidad de sustancia que contiene el mismo número de entidades discretas (átomos, moléculas, iones, etc.) que el número de átomos de una muestra de 12C puro que pesa exactamente 12 g. Una connotación latina de la palabra «mol» es «gran masa» o «bulto», lo que concuerda con su uso como nombre de esta unidad. El mol proporciona un vínculo entre una propiedad macroscópica fácil de medir, la masa a granel, y una propiedad fundamental extremadamente importante, el número de átomos, moléculas, etc.
Calculadora
Esta es una pregunta crítica que nos hacemos una y otra vez en un curso de química como éste. ¿Cuántos moles hay? O para ser más específicos, ¿cuántos moles de carbono hay en 48 gramos de carbono? La respuesta es 4 moles… He dividido 48 entre 12 y he obtenido 4. Pero retrocedamos un poco…
Mira la tabla periódica y fíjate en esos números decimales, los pesos atómicos. Todos esos números están escalados entre sí por la masa. Esto significa simplemente que si eliges CUALQUIER número de átomos (llámalo lote) de los elementos de la tabla, las masas de cada lote se escalarán entre sí de la misma manera que todos los pesos atómicos se escalan entre sí. Podríamos haber elegido CUALQUIER número estándar de átomos: una docena (12, demasiado pequeño), un billón (109, todavía demasiado pequeño), un billón (también conocido como quintillón o 1018, todavía demasiado pequeño). Permítanme que me explaye en esto último… un lote que equivale a un quintillón de átomos de hierro pesaría 93 µg. Eso son microgramos. – Ni siquiera se podría ver esa cantidad en la balanza. Vamos a tener que escalar a un número mucho mayor.
Calcular moléculas a partir de moles
Podemos afirmar que la ciencia química moderna comenzó cuando los científicos empezaron a explorar los aspectos cuantitativos y cualitativos de la química. Por ejemplo, la teoría atómica de Dalton fue un intento de explicar los resultados de las mediciones que le permitieron calcular las masas relativas de los elementos combinados en diversos compuestos. Entender la relación entre las masas de los átomos y las fórmulas químicas de los compuestos nos permite describir cuantitativamente la composición de las sustancias.
En un capítulo anterior, describimos el desarrollo de la unidad de masa atómica, el concepto de masas atómicas medias y el uso de fórmulas químicas para representar la composición elemental de las sustancias. Estas ideas pueden ampliarse para calcular la masa de fórmula de una sustancia sumando las masas atómicas medias de todos los átomos representados en la fórmula de la sustancia.
En el caso de las sustancias covalentes, la fórmula representa el número y los tipos de átomos que componen una única molécula de la sustancia; por tanto, la masa de la fórmula puede denominarse correctamente masa molecular. Pensemos en el cloroformo (CHCl3), un compuesto covalente que en su día se utilizaba como anestésico quirúrgico y que ahora se emplea principalmente en la producción del polímero «antiadherente», el teflón. La fórmula molecular del cloroformo indica que una sola molécula contiene un átomo de carbono, uno de hidrógeno y tres de cloro. La masa molecular media de una molécula de cloroformo es, por tanto, igual a la suma de las masas atómicas medias de estos átomos. La figura 1 resume los cálculos utilizados para obtener la masa molecular del cloroformo, que es de 119,37 amu.
Mol a g
Un topo es un pequeño mamífero subterráneo de la familia Talpidae. Es una broma. Estamos seguros de que nunca ha oído ese chiste. Un mol es la forma en que los químicos definen una cantidad de sustancia, útil cuando se trata de muchas moléculas diferentes que reaccionan a la vez (es decir, cualquier reacción). La definición oficial del Sistema Internacional de Unidades es que un mol es la cantidad de una sustancia química que contiene exactamente 6,02214076×1023 (constante de Avogadro) átomos, moléculas, iones o electrones (partículas constitutivas), a partir del 20 de mayo de 2019. Antes, un mol se definía como el número de átomos en 12 gramos de carbono-12 (un isótopo del carbono). Resulta que memorizar esa definición para mi examen de química de GCSE no tenía sentido. Una pena.
Entonces, ¿por qué los químicos utilizan los moles y por qué necesitas una calculadora de moles? Bueno, como hemos dicho antes, es una métrica útil cuando se trata de reacciones. Quizá un ejemplo lo explique mejor. Supongamos que quieres neutralizar 10 g de ácido clorhídrico (HCl en agua) con un poco de hidróxido de sodio (NaOH). Ahora bien, quieres que la solución resultante sea perfectamente neutra, por lo que no quieres añadir demasiado o muy poco NaOH, haciéndola demasiado básica o ácida respectivamente. Por tanto, es útil saber exactamente cuántas moléculas de HCl hay en la solución. Aquí es donde los moles resultan útiles. Para saber cómo calcular los moles, la ecuación es:
