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El mol

¿Cómo pueden los químicos cuantificar el trabajo que realizan cuando todo está formado por diferentes átomos y, para hacerlo más difícil, diferentes isótopos de esos átomos? Pues ¡con los moles! En esta introducción daremos una nueva definición de mol (que no es un pequeño mamífero subterráneo). También trataremos los siguientes temas estrechamente relacionados:

¿Por qué es importante la masa?

Empecemos con un ejemplo en el que observamos al dependiente de una tienda que vende pequeños caramelos de chocolate. Los clientes piden diferentes cantidades de caramelos (100, 250, 1000...) y el dependiente cuenta cada pedido. Esta es una forma muy larga y tediosa de hacer negocios. En cambio, el dependiente puede pesar las distintas cantidades de caramelos si conoce el peso medio de una pieza. Esto se llama masa media. La masa media multiplicada por la cantidad deseada proporcionará al dependiente un número que se puede medir rápidamente en una balanza.

Tratamos los átomos del mismo modo que el dependiente de la tienda trató sus caramelos. Para saber cuántos átomos hay en una muestra, podemos relacionar la masa de la muestra con el número de átomos. Sin embargo, primero necesitamos saber la masa media de cada átomo.

Masa atómica

En la mayoría de las tablas periódicas, la masa atómica de un elemento concreto aparece debajo del símbolo del elemento. Veamos un ejemplo con el elemento Litio (Li) en la tabla periódica (Figura 1).

El número atómico aparece en la parte superior, el símbolo del elemento en el centro y la masa atómica en la parte inferior. ¿Cómo se determinó exactamente este número? La masa atómica se determina tomando la abundancia y la masa conocidas de cada isótopo y resolviendo la media. En el caso del litio, los dos isótopos, litio-6 y litio-7, abundan en la naturaleza en un 7,59% y un 92,41% respectivamente. Así, podemos calcular la masa atómica en unidades de masa atómica (u.a):

Para entender bien la respuesta anterior, es necesario dar una importante lección de historia. El sistema moderno de masas atómicas, creado en 1961, utiliza el isótopo Carbono-12 como estándar. En consecuencia, al carbono-12 se le asignó una masa de exactamente 12 unidades de masa atómica y la masa de todos los demás elementos es relativa a ella. Los valores en unidades atómicas del Litio-6 y el Litio-7 se encuentran más fácilmente consultando un libro de texto de química o una fuente online fiable. Para encontrar estos valores por ti mismo, por favor lee todos los subconjuntos de este tema.

Masa y peso molecular

La masa molecular y el peso molecular son sinónimos y suelen referirse a la masa de una molécula determinada. Estos términos suelen utilizarse para describir moléculas más complejas que los elementos puros. Sin embargo, en algunos libros de texto los términos también se utilizan indistintamente con la masa molar. Por lo tanto, es crucial que el contexto y las preguntas sean claros cuando se habla de masa molar, masa molecular y peso molecular. Por ahora, utilizaremos masa molecular y peso molecular para describir una molécula de una sustancia.

El peso molecular del agua puede calcularse sumando las masas atómicas de los elementos que la componen. Probablemente, sabes que el agua está formada por 2 hidrógenos y 1 oxígeno. La masa molecular sería entonces

Es importante recordar que las masas atómicas utilizadas en los cálculos anteriores son promedios para su respectivo elemento. Nuestro valor calculado, por tanto, representa una masa molecular media para una molécula de agua determinada. Hay 2 isótopos estables de hidrógeno y 3 de oxígeno, lo que hace que la masa molecular exacta de una molécula de agua varíe mucho.

¿Qué es un mol?

Un mol de un elemento se define como la masa que es igual a la masa atómica cuando se expresa en gramos. Esta definición es útil porque nos permite cuantificar una sustancia sin tener que expresar el valor en número de átomos. Sabemos que la masa atómica del litio es de 6,94 u.a por nuestro ejemplo anterior. Por tanto, un mol de litio tendría 6,94 gramos y también se denomina masa molar. Para calcular este número por nuestra cuenta, primero tenemos que introducir otro valor importante.

Ley de Avogadro

El número de Avogadro es el número de átomos de la masa molar exacta de un elemento o sustancia pura.

Este número se ha calculado con precisión utilizando potentes instrumentos analíticos y es de 6,022 x 1023. Ahora podemos resumir nuestro ejemplo del Litio con las siguientes afirmaciones verdaderas.

Número de partículas

Un mol de litio contiene 6,022 x1023 átomos. Un mol de Litio tiene una masa molar de 6,94 gramos.

Y utiliza los siguientes cálculos como prueba: (6,022 x1023 átomos) x (6,94 u.a/átomo) = 6,94 gramos

6,022 x 1023 u.a = 1 gramo.

Con nuestros nuevos conocimientos, podemos resolver el siguiente problema práctico.

Calcula tanto el número de moles de una muestra de carbono que contiene 6 x1020 átomos como la masa de la muestra.

Comienza dividiendo la cantidad dada de átomos entre el número de Avogadro para obtener el número de moles.

6 x1020 átomos / 6,022 x1023 = 9,96 x10-4 moles de carbono

También sabemos que la masa de 1 mol de carbono es de 12 gramos, por lo que podemos multiplicarla por nuestro resultado de arriba para encontrar la masa de la muestra.

9,96 x10-4 moles x 12 gramos/mol = 1,2 x10-2 gramos

Conversiones gramos-mol

Convertir moles a gramos

También podemos utilizar nuestras definiciones de mol y masa molar para sustancias más complejas. Pensemos en el carbonato de calcio, que contiene 1 calcio, 1 carbono y 3 oxígenos.

Vamos a hacer un ejemplo de pasar de moles a gramos. Recuerda que para pasar de moles a gramos tenemos que seguir los siguientes pasos:

  1. Calcular la masa molecular

  2. Multiplica por el número de moles

Lo vemos a continuación:

¿Cuál es la masa de 3,5 moles de carbonato de calcio?

Primero, suma las masas molares de todos los elementos del carbonato de calcio. Esta información se puede encontrar en una tabla periódica.

1 mol de carbonato de calcio sería:

  • 1 mol de calcio: 40,08 gramos
  • 1 mol de carbono: 12,01 gramos
  • 3 moles de oxígeno: 48,00 gramos

Para una masa total de 100,09 gramos para 1 mol de carbonato de calcio. 3,5 moles de carbonato de calcio serían entonces:

3,5 moles x 100,09 gramos/mol = 350,32 gramos

Convertir gramos a moles

Haremos ahora un ejemplo al revés, pasar de gramos a moles. En los exámenes va a ser esencial que tengas claro como pasar de gramos a moles, ya que es el primer paso de casi todos los ejercicios.

Tenemos 8,9g de sal común, NaCl. ¿Cuántos moles son?

Primero tenemos que calcular la masa molecular del NaCl. Vemos que Na tiene una masa atómica de 22,98 u y Cl tiene una masa atómica de 35,45 u, por lo que la masa molecular es 22,98 + 35,45 = 58,43 g/mol

Por lo tanto, los moles son

Ahora deberías conocer las definiciones de masa atómica, masa molar, masa molecular y peso molecular. El cálculo de estos valores es sencillo con el número de Avogadro y el álgebra simple. Puede encontrar explicaciones más detalladas y ejemplos adicionales dentro de los subconjuntos de temas.

El Mol - Puntos Clave

  • La masa atómica se determina tomando la abundancia y la masa conocidas de cada isótopo y resolviendo la media.
  • Un mol de un elemento o sustancia se define como la masa que es igual a la masa atómica cuando se expresa en gramos. También se denomina masa molar.
  • El número de Avogadro es el número de átomos de la masa molar exacta de un elemento o sustancia pura.
  • La masa molecular y el peso molecular son sinónimos y se refieren a la masa de una molécula determinada. También pueden utilizarse en lugar de masa molar.

Preguntas frecuentes sobre El mol

Un mol de un elemento o sustancia se define como la masa que es igual a la masa atómica cuando se expresa en gramos. También se denomina masa molar.

Para pasar de moles a gramos, tenemos que seguir los siguientes pasos:


  1. Calcular la masa molecular
  2. Multiplica por el número de moles

El número de Avogadro es el número de átomos de la masa molar exacta de un elemento o sustancia pura. Este número se ha calculado con precisión utilizando potentes instrumentos analíticos y es de 6,022 x 1023

El peso molecular del agua puede calcularse sumando las masas atómicas de los elementos que la componen. Probablemente sabes que el agua está formada por 2 hidrógenos y 1 oxígeno. La masa molecular sería entonces (2 x 1,008 u.a) + 16 u.a = 18,016 u.a para 1 molécula de agua, por lo que un mol sería 18,016g.

Un mol es equivalente a 6,022 * 1023 átomos de cualquier sustancia. 

Cuestionario final de El mol

Pregunta

¿Qué se entiende por masa relativa?

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Answer

La masa relativa es la masa de un átomo o molécula comparada con la masa del átomo de carbono-12.

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Pregunta

¿Qué es un isótopo?

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Answer

Cuando un átomo del mismo elemento tiene un número diferente de neutrones

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Pregunta

¿Qué es la masa isotópica relativa?

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Answer

Cuando la masa de un átomo de un isótopo se compara con la masa del átomo de carbono-12

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Pregunta

¿Qué se entiende por masa atómica relativa?

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Answer

La masa atómica relativa es la media ponderada de las masas de los isótopos de un elemento comparada con la masa del átomo de carbono-12.

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Pregunta

¿Qué se entiende por media ponderada?

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Answer

Es la media de las masas de los isótopos de un elemento con su porcentaje de abundancia.

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Pregunta

¿Qué es la masa molecular relativa?

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Answer

Cuando comparamos la media ponderada de la masa de una molécula covalente con la masa del átomo de carbono-12.

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Pregunta

¿Qué es la masa relativa de la fórmula?

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Answer

Cuando comparamos la media ponderada de las masas de las unidades de fórmula con la masa del átomo de carbono-12.

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Pregunta

¿Qué es un ion?

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Answer

Cuando un átomo tiene más o menos electrones que protones, se trata de un ion. Los iones pueden tener carga positiva o negativa.

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Pregunta

¿Por qué las masas atómicas no tienen unidad?

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Answer

Porque las medimos comparándolas con la masa del átomo de carbono-12. Por tanto, no estamos midiendo la masa real de los átomos.

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Pregunta

¿Masa molar del Al2O3?

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Answer

Aproximadamente 102 g/mol

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Pregunta

¿Cuál es la masa molar del NaI?

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Answer

149,9 g/mol

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Pregunta

¿Puede decirme cuántos átomos de carbono hay en un diamante de 5 quilates? ( 1 quilate es 0,2 g )

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Answer

5 quilates es aproximadamente 1 g. Un diamante sólo contiene átomos de carbono, por lo que la "masa molar" del diamante es de 12,0 g/mol. Por lo tanto, el número de átomos es 1 g / 12g/mol * número de Avogadro (aproximadamente 6,02*1023), lo que equivale a unos 5*1022 átomos de carbono.

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Pregunta

Hay aproximadamente 1,35 g de cafeína en 100 gramos de granos de café. ¿Cuántos moles de cafeína hay en una bolsa de café de 1 libra? La cafeína tiene la siguiente fórmula química C8H10N4O2.

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Answer

Hay unos 450 g en una libra, lo que se traduce en 6,1 gramos de cafeína. Ahora necesitamos la masa molar para convertir esta cantidad en moles. M = 194,2 g/mol para ésta. Dividiendo 6,1 / 194,2 nos da 31,41 mmoles

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Pregunta

¿Cuántos moles hay en 130 g de clorobenceno? (C6H5Cl)

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Answer

Equivale a 1,16 moles

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Pregunta

¿Cuál es la masa molar del HF?

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Answer

Es de unos 20 g/mol.

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Pregunta

¿Puede decirme el peso molar de la vitamina C, también conocida como ácido ascórbico?

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Answer

Es de unos 176,12 g/mol

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Pregunta

¿Cuál es el peso molar del ácido acético?

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Answer

Es aproximadamente 60 g/mol

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Pregunta

¿Cuántos moles hay en 23 g de Na metálico? M(Na) = 23.0g/mol

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Answer

23.0g/23.0g/mol = 1 mol = n(Na)

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Pregunta

¿Está el número de Avogadro relacionado con el concepto de moles?

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Answer

Sí, el número de Avogadro indica cuántos átomos hay en un mol de una sustancia. 6,02*1023 átomos.

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Pregunta

¿Cuánto pesa un diamante formado por 3,01* 1023 átomos de carbono? Un diamante está formado únicamente por carbono.

Mostrar respuesta

Answer

Convirtiendo 3,01*1023 en moles (dividiendo por el número de Avogadro 6,02*1023) nos da 0,5 moles. n(diamante) = (3,01*1023)/ (6,02*1023) = 0,5 mol m(diamante) = n(diamante) * M(diamante) =n(diamante) *M(C) = 0,5* 12,0 = 6 g

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Pregunta

Calcula la masa molar de la glucosa: Estructura: C6H12O6

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Answer

La masa molar se puede calcular así. M(Glucosa) = 6* 12,0 + 6*16,0 + 12*1,0 = 180,0 g/mol

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Pregunta

La porfirina es una estructura muy importante en la naturaleza, está presente en casi todas las formas de vida de una manera u otra. La estructura básica tiene la fórmula de C20H14N4. ¿Cuál es su masa molar?

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Answer

La masa molar se puede calcular como : 20* 12,0 + 14*1,0 + 4*14,0 = M(Porfirina) = 310 g/mol

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Pregunta

¿Cuál es la masa molar del ácido acético? La fórmula es C2H5OH y a menudo se abrevia como AcOH.El ácido acético pesa 46,0 g/mol.

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Answer

M(AcOH) = 6*1,0 + 2*12,0 + 16,0 = 46,0 g/mol

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Pregunta

El UF6 se utiliza para enriquecer el uranio de los reactores. ¿Puedes calcular la masa molar de este gas?

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Answer

La masa molar se puede calcular así : M(UF6) = 6* 19,0 + 1* 238,0 = 352,0 g/mol

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Pregunta

Calcula la masa molar del HCl.

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Answer

La masa molar del HCl se calcula así: 1 Cl y 1 H forman la molécula. M(HCl) = 1*35,45 + 1 *1,01 = 36,46 g/mol

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Pregunta

¿Cuál es el peso atómico del Li2S?

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Answer

Es 45,95 g/mol. Puedes obtenerlo sumando los pesos atómicos de 2 átomos de litio y 1 átomo de azufre.

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Pregunta

¿Cuál es la masa molar del H2?

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Answer

Es de 2 g/mol. Se obtiene sumando la masa atómica 1 dos veces.

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Pregunta

¿Cuánto pesan 2 moles de NaCl (sal de mesa)?

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Answer

En primer lugar, tenemos que calcular la masa molar, que resulta ser de 58,44 g/mol. Ahora, multiplícalo por el número de moles para obtener 116,88 gramos.

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Pregunta

Si consumes 4 cafés seguidos, vas a ingresar 400 mg de cafeína a tu cuerpo. Tu podrías sobrevivir ingiriendo hasta 10 milimoles y la masa molar de la cafeína es de 194,19 g/mol. ¿Estarías bien? *los valores acá son ficticios, no lo intentes en casa.

Mostrar respuesta

Answer

Dividiendo 400 miligramos entre 194,19 gramos por mol nos da 0,0021 moles o 2,1 mmoles, así que lo más probable es que estés bien.

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