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EXPLORANDO EL UNIVERSO FÍSICO
Química II
Profesor Oscar Daniel Alarcón
¿QUÉ ES EL MOL? CONCEPTO OPERATIVO
CONCEPTO DE MOL
Medir una magnitud consiste en compararla con una unidad patrón de
referencia. La masa de los cuerpos se mide en kilogramos en el Sistema
Internacional. Para medir la masa de los átomos no se utiliza el kilogramo
patrón, sino la unidad de masa atómica, U.M.A.
La U.M.A. es la doceava parte de la masa del átomo de carbono-12.
Así, cada átomo contendrá n veces dicho patrón de referencia. Por tanto, la
masa de los átomos se expresa en U.M.A. y es su masa atómica.
¿A cuántos gramos equivale una unidad de masa atómica?
Demostraremos que la masa de una U.M.A. es el inverso del número de
Avogadro expresado en gramos.
Para ello debemos definir antes el concepto de mol:
Un mol es la unidad de cantidad de sustancia a nivel molecular en el SIMELA. En
un mol hay un número definido de entidades elementales idénticas (átomos,
moléculas, iones, etc.). Y ese número se llama NÚMERO DE AVOGADRO y tiene
un valor de 6,02.1023. El Número de Avogadro es una constante.
Para comprender la relación entre la UMA y su valor en gramos stableceremos
la siguiente comparación.
Tenemos una caja de naranjas cuya masa es de 20 kg y contiene 80 naranjas
idénticas. Cada naranja tendrá una masa de (20/80) kg, es decir, 0,25 kg o
250 gramos. Ahora supongamos que cada naranja contiene 10 gajos iguales,
entonces, cada gajo tendrá una masa de (250 g/10), es decir, 25 gramos.
Con este sencillo ejemplo hemos demostrado que cada gajo tiene una masa de
25 gramos.
Razonaremos de idéntica forma para hallar la masa en gramos de una UMA:
12 gramos de carbono contienen 6,023.1023 átomos de carbono.
Por tanto, cada átomo de carbono tendrá una masa de (12/6,023.1023)
gramos.
Cómo cada átomo de carbono, contiene 12 UMA, a cada UMA le corresponde
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una masa de [(12/6,023.1023)/12], o (1/6,023.1023) gramos.
Es decir, 1 UMA = (1/6,023.1023) gramos = 1,66.10-24 g = 1,66.10-27 kg.
Así, el número de Avogadro de unidades de masa atómica equivalen a 1 gramo
de masa, es decir, 1 gramo = 6,023.1023 UMA.
CONCEPTO DE ÁTOMO-GRAMO
Es frecuente encontrar en bibliografía la siguiente definición: " Es el peso
atómico (masa atómica) expresado en gramos".
Para comprender este concepto veamos el siguiente ejemplo.
La masa atómica del azufre, S, es igual a 32 UMA, por tanto, un átomo-gramo
o mol de azufre tendrá una masa de 32 gramos.
En efecto, si multiplicamos numerador y denominador por el número de
Avogadro:
32 UMA/at S
32 UMA . 6,02.1023 / at S . 6,02.1023
Por definición, UMA . 6,02.1023, es decir el número de Avogadro de UMA es
igual a 1 gramo.
at S x Na, o número de Avogadro de átomos de azufre es un mol o átomogramo(at-g).
Así la expresión anterior se transforma en:
32 UMA . 6,02.1023/at S. 6,02.1023 = 32 g/mol = 32 g/at-g
Es decir, un mol o átomo gramo de azufre coincide numéricamente con su
masa atómica, pero expresada en gramos.
Esto significa que el número de Avogadro de átomos de azufre tienen una
masa de 32 gramos y esto constituye un átomo-gramo o mol.
Otra forma de razonarlo sería,
32 uma/at S x (1/Na)g/uma x Na at S/ mol S = 32 g/mol S
CONCEPTO DE MOLÉCULA-GRAMO O MOL.
Es frecuente encontrar en bibliografía la siguiente definición: " Es el peso
molecular (masa molecular) expresado en gramos".
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Por analogía con el caso anterior, y tomando la molécula de agua, cuya masa
molecular es 18 UMA/molécula:
18 UMA/molécula x (1/6,02.1023) g/UMA x 6,02.1023 molécula/mol = 18 g/mol
Una molécula-gramo o mol de agua contiene el número de Avogrado de
moléculas de agua y tiene una masa de 18 gramos.
Nota: las masas atómicas que figuran en la Tabla Periódica de los elementos se han calculado
teniendo en cuenta la abundancia relativa de los isótopos (átomos de un mismo elemento con
igual número atómico- número de protones- y distinto número de neutrones) por lo tanto en la
mayoría de los casos son números fraccionarios.
Problema
Tenemos una muestra de glucosa pura (C6H12O6), cuya masa es de 18,0 gramos. Hallar:
a) El nº de moles
b) El nº de moléculas de glucosa
c) El nº de átomos de carbono
d) El nº de átomos de oxígeno
e) El nº de átomos de hidrógeno
f) La masa de una molécula de glucosa.
Extraer los pesos atómicos de la TP.