CONTANDO PARTÍCULAS
Los
átomos y las moléculas son tan pequeñas que no pueden verse y mucho menos
contarse. Sin embargo los científicos han encontrado una manera de contar las
partículas que forman una cierta cantidad de sustancia. La idea surge a partir
de la hipótesis de Amadeo Avogadro
·
Hipótesis de
Avogadro: en un mismo volumen de dos gases en las mismas condiciones de
presión y temperatura existe el mismo número de partículas.
La hipótesis permitió establecer una
relación entre la masa de un gas y el número de partículas que contiene. Dicha
relación es la unidad de cantidad de materia, que se conoce con el nombre de
mol.
·
Un mol es la
cantidad de sustancia que contiene el número de Avogadro de partículas (NA)
que vale 6,022 1023.
·
Un mol de una sustancia tiene una masa equivalente a su
masa molecular relativa, expresada en gramos.
El concepto se aplica no sólo gases sino
también a cualquier sustancia en cualquier estado. Es importante tener en cuenta
que el concepto de “partícula” que contamos depende del tipo de enlace que
presenta la sustancia: moléculas en el caso de sustancias moleculares, átomos
en los metales e iones en los cristales iónicos, cómo se puede observar en la
tabla:
Nº
de moles
|
Contiene
|
Mr
en u
|
Masa
en gramos
|
1 mol de helio
|
6,022 1023 átomos de helio
|
4
|
4
|
1 mol de hidrógeno
|
6,022 1023 moléculas de hidrógeno
|
2
|
2
|
1 mol de átomos de oxígeno
|
6,022 1023 átomos de oxígeno
|
16
|
16
|
1 mol de oxígeno
|
6,022 1023 moléculas de oxígeno
|
32
|
32
|
1 mol de hierro
|
6,022 1023 átomos de hierro
|
55,5
|
55,5
|
1 mol de cloruro de sodio
|
6,022 1023 iones cloruro y 6,02 1023 iones
sodio
|
58,5
|
58,5
|
La masa de un mol se conoce con el nombre de masa molar M y se mide en g/mol, Para
hallar el número de moles n que corresponde a una masa m de sustancia basta con
dividir la masa entre la masa molar:
Cálculos con moles
Los
cálculos que realizamos utilizando el concepto de mol se llaman cálculos
estequiométricos. Todos ellos tienen
como base el cálculo del número de moles de sustancia.
Cálculo de número de moléculas:
Ejemplo “Calcula
el número de moléculas que hay en 34 g de amoníaco”.
Paso 1 Hallamos
los moles de amoníaco. La fórmula es NH3, por lo que M = 17 g/mol. Luego n = 34/17 = 2, así que
tenemos 2 moles de amoníaco.
Paso 2
Calculamos el número de
moléculas, teniendo en cuenta que 1 mol contiene 6,02 1023 moléculas.
2 x 6,02 1023
= 12,04 1023 S: Hay 12,04 1023 moléculas de amoníaco.
Cálculo de número de átomos o iones:
Ejemplo “Calcula el número de átomos de oxígeno que
hay en 50 g de dióxido de carbono”.
Paso 1 Hallamos los moles de compuesto. Como
su fórmula es CO2, su masa
molar es M = 44 g/mol luego n = 50/44 = 1,14 , así que tenemos 1,14 moles de dióxido de carbono.
Paso 2 Calculamos
el número de moles de átomos o iones, teniendo en cuenta la composición de la
sustancia. En nuestro caso una molécula de CO2 contiene 2 átomos de oxígeno, por lo que un mol
de compuesto contiene 2 moles de átomos de oxígeno, asi que tenemos
2 x 1,14 =
2,28 moles de átomos de oxígeno.
1,14 x 6,02
1023 = 6,9 1023 moléculas
de dióxido de carbono.
Paso 3
Calculamos el número de átomos ,
teniendo en cuenta que 1 mol de átomos contiene 6,02 1023 átomos.
2,28 x 6,02
1023 = 13,73 1023 S: Hay 1,37 1024 átomos de oxígeno
Ejemplo “Calcula el número de iones cloruro que hay
en 60 g de cloruro de aluminio”.
Paso 1 Hallamos
los moles de compuesto. Como su fórmula es AlCl3, su masa molar es M = 133,4 g/mol luego n = 60/133,4
= 0,45 , así que tenemos 0,45 moles de cloruro de aluminio.
Paso 2 Calculamos
el número moles de átomos o iones, teniendo en cuenta la composición de la
sustancia. En nuestro caso hay 3 iones cloruro por cada “partícula” luego hay
3 x 0,45 =
1,35 moles de iones cloruro.
Paso 3
Calculamos el número de iones ,
teniendo en cuenta que 1 mol de iones contiene 6,02 1023 iones.
1,35 x 6,02
1023 = 8,13 1023 S: Hay 8,13 1023 iones cloruro
Cálculo de la masa de un elemento en una
cierta cantidad de compuesto:
Ejemplo “Calcula la masa de yodo en 150 g de yoduro
de cinc”.
Paso 1 Hallamos los moles de compuesto. Como
su fórmula es Zn I2, su masa
molar es M = 319,5 g/mol luego n = 150/319,5 = 0,59 , así que tenemos 0,47 moles de yoduro de cinc.
Paso 2 Calculamos
el número de átomos o iones, teniendo en cuenta la composición de la sustancia.
En nuestro hay 2 moles de átomos de yodo por cada mol de compuesto, luego
tenemos
2 x 0,47 = 0,94
moles de átomos de yodo.
Paso 3
Calculamos la masa del elemento, tenido en cuenta que un
mol de átomos es igual a la masa atómica relativa en g.
M I = 127 g/mol y n = 0,94, 0,94= m/127
y m = 127 x 0,94 = 119,38
S: Hay 119,4 g de yodo