Objetivos de aprendizaje
- Aprender cómo se expresan las masas de los moles de átomos y moléculas.
Ahora que hemos introducido el mol y practicado su uso como factor de conversión, nos hacemos la pregunta obvia: ¿por qué el mol es ese número concreto de cosas? ¿Por qué es \ (6,022 \times 10^{23}\) y no \ (1 \times 10^{23}\) o incluso \ (1 \times 10^{20}\)?
El número en un mol, el número de Avogadro, está relacionado con los tamaños relativos de la unidad de masa atómica y las unidades de masa en gramos. Mientras que un átomo de hidrógeno tiene una masa de aproximadamente 1 u, 1 mol de átomos de H tiene una masa de aproximadamente 1 gramo. Y mientras que un átomo de sodio tiene una masa aproximada de 23 u, 1 mol de átomos de Na tiene una masa aproximada de 23 gramos.
Un mol de una sustancia tiene la misma masa en gramos que un átomo o molécula tiene en unidades de masa atómica. Los números de la tabla periódica que identificamos como las masas atómicas de los átomos no sólo nos dicen la masa de un átomo en u sino que también nos dicen la masa de 1 mol de átomos en gramos.
Un mol de una sustancia tiene la misma masa en gramos que un átomo o molécula tiene en unidades de masa atómica.
Ejemplo (\PageIndex{1}\): Conversión de moles a masa con elementos
¿Cuál es la masa de cada cantidad?
- 1 mol de átomos de Al
- 2 mol de átomos de U
Solución
- Un mol de átomos de Al tiene una masa en gramos que equivale numéricamente a la masa atómica del aluminio. La tabla periódica muestra que la masa atómica (redondeada a dos decimales) del Al es de 26,98, por lo que 1 mol de átomos de Al tiene una masa de 26,98 g.
- Según la tabla periódica, 1 mol de U tiene una masa de 238,0 g, por lo que la masa de 2 mol es el doble, es decir, 476,0 g.
Ejercicio (\PageIndex{1}\): Conversión de moles a masa con elementos
¿Cuál es la masa de cada cantidad?
- 1 mol de átomos de Au
- 5 mol de átomos de Br
Responde a:
197,0 g
Respuesta b:
5 mol de átomos de Br x 79,90 g/mol = 399,5 g
El concepto de mol se puede extender también a las masas de las unidades de fórmula y de las moléculas. La masa de 1 mol de moléculas (o unidades de fórmula) en gramos es numéricamente equivalente a la masa de una molécula (o unidad de fórmula) en unidades de masa atómica. Por ejemplo, una sola molécula de O2 tiene una masa de 32,00 u, y 1 mol de moléculas de O2 tiene una masa de 32,00 g. Al igual que con las masas basadas en unidades de masa atómica, para obtener la masa de 1 mol de una sustancia, simplemente sumamos las masas de los átomos individuales en la fórmula de esa sustancia. La masa de 1 mol de una sustancia se denomina masa molar, tanto si la sustancia es un elemento, un compuesto iónico o un compuesto covalente.
Ejemplo \N(\PageIndex{2}\N): Conversión de moles a masa con compuestos
¿Cuál es la masa de 1 mol de cada sustancia?
- NaCl
- bilirrubina (C33H36N4O6), el principal pigmento presente en la bilis (una secreción del hígado)
Solución
- Sumando las masas molares de los átomos de la unidad de fórmula del NaCl se obtiene
| 1 masa molar de Na: | 22.99 g |
| 1 masa molar de Cl: | 35,45 g |
| Total: | 58,44 g |
La masa de 1 mol de NaCl es 58,44 g.
- Multiplicando la masa molar de cada átomo por el número de átomos de ese tipo en la fórmula de la bilirrubina y sumando los resultados, obtenemos
| 33 C masa molar: | 33 × 12.01 g | 396,33 g |
| 36 Masa molar del H: | 36 × 1,01 = | 36.36 g |
| 4 Masa molar del N: | 4 × 14,01 = | 56,04 g |
| 6 Masa molar del O: | 6 × 16,00 = | 96.00 g |
| Total: | 584,73 g |
La masa de 1 mol de bilirrubina es 584,73 g.
Ejercicio \(\PageIndex{2}\): Conversión de moles a masa con compuestos
¿Cuál es la masa de 1 mol de cada sustancia?
- sulfato de bario (BaSO4), utilizado para realizar radiografías del tracto gastrointestinal
- adenosina (C10H13N5O4), un componente de los núcleos celulares crucial para la división celular
Responde a:
233,36 g
Respuesta b:
267,28 g
Tenga cuidado al contar los átomos. En las fórmulas con iones poliatómicos entre paréntesis, el subíndice fuera del paréntesis se aplica a cada átomo dentro del paréntesis. Por ejemplo, la masa molar del Ba(OH)2 requiere la suma de 1 masa de Ba, 2 masas de O y 2 masas de H:
| 1 masa molar del Ba: | 1 × 137.3 g = | 137,3 g |
| 2 Masa molar del O: | 2 × 16,00 g = | 32.00 g |
| 2 Masa molar del H: | 2 × 1,01 g = | 2,02 g |
| Total: | 171.32 g |
Como la masa molar se define como la masa para 1 mol de una sustancia, podemos referirnos a la masa molar como gramos por mol (g/mol). El signo de división (/) implica «por», y «1» está implícito en el denominador. Así, la masa molar de la bilirrubina puede expresarse como 584,73 g/mol, que se lee como «quinientos ochenta y cuatro coma setenta y tres gramos por mol».»
Ejercicios de repaso de conceptos
- ¿Cómo se determinan las masas molares de los elementos?
- ¿Cómo se determinan las masas molares de los compuestos?
Respuestas
- Las masas molares de los elementos tienen el mismo valor numérico que las masas de un solo átomo en unidades de masa atómica pero en cambio en unidades de gramos.
- Las masas molares de los compuestos se calculan sumando las masas molares de sus átomos.
Consigna
- La masa de los moles de átomos y moléculas se expresa en unidades de gramos.
Ejercicios
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¿Cuál es la masa molar del Si? ¿Cuál es la masa molar del U?
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¿Cuál es la masa molar del Mn? ¿Cuál es la masa molar del Mg?
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¿Cuál es la masa molar del FeCl2? ¿Cuál es la masa molar del FeCl3?
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¿Cuál es la masa molar del C6H6? ¿Cuál es la masa molar del C6H5CH3?
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¿Cuál es la masa molar del (NH4)2S? ¿Cuál es la masa molar del Ca(OH)2?
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¿Cuál es la masa molar del (NH4)3PO4? ¿Cuál es la masa molar del Sr(HCO3)2?
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La aspirina (C9H8O4) es un analgésico (calmante) y antipirético (reduce la fiebre). ¿Cuál es la masa molar de la aspirina?
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El ibuprofeno (C13H18O2) es un analgésico (calmante). ¿Cuál es la masa molar del ibuprofeno?
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La morfina (C17H19NO3) es un analgésico narcótico. ¿Cuál es la masa de 1 mol de morfina?
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La heroína (C21H23NO5) es un estupefaciente que es un derivado de la morfina. ¿Cuál es la masa de 1 mol de heroína?
Respuestas
1. 28,09 g/mol; 238,0 g/mol
2. 54,94 g/mol; 24,31 g/mol
3. 126,75 g/mol; 162.20 g/mol
5. 68,16 g/mol; 74,10 g/mol
7. 180,17 g/mol
9. 285.37 g
10. 369.45 g