La química es el estudio de cómo los átomos y las moléculas interactúan entre sí a nivel atómico. Los químicos requieren un método simple para determinar el número de moléculas en un vaso de precipitados. La idea del mol, que explicaremos aquí, cierra esta brecha conectando la masa de un solo átomo o molécula en amu con la masa de una gran colección de moléculas similares en gramos. La masa atómica se refiere a un solo átomo, mientras que la masa molecular se refiere a una colección de átomos. Si elige continuar con este tema, primero debe obtener una comprensión profunda de la masa molecular y el concepto de mol. ¡Comencemos!
- Masa atómica: La masa atómica de un elemento es la masa de su átomo. La unidad de masa atómica es amu Se dice que una unidad de masa atómica (amu) es exactamente igual a una doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12. Por tanto, el valor de una uma es 1 g/N A = 1,66056 × 10 -24 g. En la era actual, la unidad de masa atómica se conoce como unidad de masa unificada. Por lo tanto, amu ha sido reemplazado por u.
- Masa Molecular: Es la suma de las masas de los átomos presentes en la molécula dada. La unidad de masa molecular es amu Sin embargo, si se pregunta por la masa molecular de un mol de una sustancia, la unidad utilizada es el gramo, a pesar de que la unidad del SI es el kilogramo. La masa molecular de una molécula se define como la masa relativa de su molécula en comparación con la masa de un átomo de 12 C dividido en 12 unidades. En palabras sencillas, denota el número de veces que una molécula del material relevante es más pesada que un átomo.
- Masa Molecular Relativa (RMM): El peso molecular de un elemento o molécula se expresa como RMM. Es el número de veces que una sola molécula de una sustancia permanece más pesada que la doceava parte de la masa de un átomo de carbono ( 12 C).
- Masa molecular gramo: Es la masa de un mol de una sustancia molecular expresada en gramos. También se conoce como masa molar. También se define como la masa de un mol de moléculas. Esta cantidad de una sustancia también se llama una molécula gramo. La masa molecular gramo de una sustancia es su masa molecular medida en gramos. por ejemplo, la masa molecular de O 2 es de 32 gramos; esta es la masa molecular relativa dada en gramos. Recuerda que la masa atómica relativa siempre se expresa como una razón y no tiene unidades.
Concepto de topo
Es fundamental recordar que la identidad de una sustancia incluye no solo el tipo de átomos sino también la cantidad de cada tipo de átomo. Ahora tenemos acceso a poderosas herramientas que nos permiten medir directamente características diminutas. Sin embargo, las mismas características se determinaron previamente mediante el examen de características macroscópicas con métodos muy básicos. Tal método experimental necesitaba el desarrollo de una nueva unidad para cuantificar el número de sustancias químicas, conocida como mol. Vale la pena señalar que esta unidad sigue siendo necesaria para la ciencia química actual. ¿Qué es exactamente un topo? Es una unidad numérica similar a las unidades convencionales como par, bruto, docena, etc.
El concepto de mol es un método en el que identificamos la masa de sustancias químicas según los requisitos. Todo el concepto de mol gira en torno a 12 g (0,012 kg) del isótopo 12 C. En el sistema SI, la unidad de la cantidad fundamental ‘cantidad de sustancia’ es el mol. El símbolo del mol es “mol”.
Después del descubrimiento del concepto de mol, se resolvió el problema de no poder encontrar las masas atómicas absolutas de los átomos. Fue así porque el concepto de mol proporcionó el lujo de poder contar el número de átomos o moléculas en una cantidad definida de la sustancia dada. Esto ha estado demostrando experimentalmente que un átomo gramo de cualquier elemento, así como una molécula gramo de cualquier sustancia, contiene la misma cantidad de entidades. Se encuentra que el número decidido experimentalmente es 6.022137 × 10 23 .
¿Qué es un topo?
Un mol se define como la cantidad de sustancia que contiene el mismo número de entidades diferentes (como átomos, iones y moléculas) que el número de átomos en una muestra de 12C puro que pesa exactamente 12 g. El mol conecta una característica macroscópica simple (masa aparente) con una característica fundamental genuinamente significativa (número de átomos, moléculas, etc.). Un mol también se define como la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades como átomos hay en exactamente 12 g del isótopo 12 C. Se descubrió que la masa de un átomo del elemento carbono-12 es igual a 1,992648 × 10 -23 g medida por el espectrómetro de masas.
Dado que un mol de átomo de carbono-12 pesa 12 g, por lo tanto, el número de átomos en él es igual a:
12 g mol -1 / 1,992648 × 10 23 g átomo -1 = 6,0221367 × 10 23 átomos mol -1
La siguiente fórmula se puede utilizar para calcular el número de moles de una sustancia química en una muestra pura dada:
n = N / N UN
Donde n representa el número de moles del químico, N denota el número promedio de unidades fundamentales en la muestra y NA representa la constante de Avogadro.
Número de Avogadro (N A ): El número 6.0221367 × 10 23 es conocido como la constante de Avogadro o número en honor a Amedeo Avagadro, un gran pionero en este campo . Se denota por N A . También podemos decir que 1 mol es el conjunto de 6,0221367 × 10 23 entidades. Aquí, las entidades son átomos, moléculas o iones.
El número de unidades que componen un mol se ha establecido empíricamente en 6,0221367 × 10 23 . Esto se conoce como la constante fundamental, también conocida como el número de Avogadro (NA ) o la constante de Avogadro. Esta constante se establece apropiadamente en química utilizando una unidad explícita denominada por mol.
No importa cuál sea la sustancia dada, un mol siempre es igual a N A .
- Mol de átomos: Un mol de los átomos de un elemento tiene la misma masa que la masa atómica gramo del elemento. p.ej:
- 1 mol de átomo de Hidrógeno (H) equivale a 1 gramo.
- Dado que el símbolo de un elemento simboliza un mol de los átomos de ese elemento.
- Por lo tanto, 1 mol de átomos de hidrógeno está representado por H.
- 2H denota dos moles de átomos de hidrógeno.
- Mol de moléculas: Un mol de las moléculas de una sustancia tiene la misma masa que la masa molecular de gramos de la sustancia. p.ej:
- La masa molecular gramo de oxígeno es de 32 gramos.
- 1 mol de oxígeno está representado por O 2 .
- Entonces, 2O 2 denota los dos moles de la molécula de oxígeno.
Masa molar
La masa molar de una molécula se define como la masa total de un mol de la sustancia. Con frecuencia se expresa en términos de «gramos por mol» (g/mol).
Sin embargo, la unidad SI para esta cantidad es kg/mol. La siguiente fórmula se puede utilizar para calcular la masa molar:
Masa molar de una sustancia = (Masa de la sustancia en gramos) / (Número de moles)
La masa molar del agua, por ejemplo, es de aproximadamente 18,015 g/mol, que es la masa de NA número de moléculas de agua.
Problemas de muestra
Problema 1: Calcular la masa molecular del Sulfato de Amonio (NH 4 ) 2 SO 4 .
Solución:
Dado que las masas atómicas relativas de N = 14, H = 1, S = 32, O =16
Por lo tanto, la masa molecular del compuesto dado es,
= 2 (14 × 1 + 1 × 4) + 32 + 16 × 4
= 2(14+4)+32+64
= 2 × 18+32+64
= 36+32+64
= 132 uma
Problema 2: La masa molecular del H 2 SO 4 es 98 amu ¿Qué significa?
Solución:
Significa que una molécula de H 2 SO 4 es 98 veces más pesada que 1/12 de la masa de un átomo de C-12.
Problema 3: Calcular el número de átomos presentes en 18g de H 2 O.
Solución:
Los 18 g de H 2 O ⇒ 1 mol de H 2 O ⇒ N A moléculas
Ahora, 1 molécula de H 2 O contiene 3 átomos
⇒ 1 mol H 2 O contendrá 3*N A átomos = 3 × 6.022 × 10 23 átomos = 1.8066 × 10 24 átomos
Problema 4: ¿Cuántos moles hay en 200 g de NaOH?
Solución:
La masa de 1 mol de NaOH = 23 + 16 + 1= 40 g
Por tanto, en 200g de NaOH el número de moles presentes = 200g / 40g mol -1 = 5 mol
Problema 5: Calcular la masa de un átomo del elemento oxígeno.
Solución:
Masa de 1 mol de oxígeno = 16g
No. de átomos en 1 mol de oxígeno = N A
Por lo tanto, la masa de un átomo de oxígeno = 16 g / N A = 16 / (6,022 × 10 23 ) = 2,657 × 10 -23 g
Problema 6: ¿Encuentra la proporción de moles de átomos de oxígeno presentes en los compuestos H 2 SO 4 , H 2 SO 3 y SO 2 ?
Solución:
1 mol de H 2 SO 4 contiene 4 × N A átomos de oxígeno
1 mol de H 2 SO 3 contiene 3 × N A átomos de oxígeno
1 mol de SO 2 contiene 2 × N A átomos de oxígeno
Por lo tanto, la relación requerida es 4 × N A : 3 × N A : 2 × N A = 4 : 3 : 2
Problema 7: ¿Cuántos moles de gas hidrógeno y oxígeno se requieren para producir 13 moles de agua?
Solución:
Ecuación química de formación de agua:
H 2 + O 2 ⇢ H 2 O
Ahora la ecuación balanceada es
2H 2 + O 2 ⇢ 2H 2 O
Por lo tanto, podemos deducir que 2 moles de hidrógeno gaseoso y 1 mol de oxígeno gaseoso se combinan para formar 2 moles de agua. Podemos escribir la ecuación como:
H 2 + O 2 ⇢ H 2 O
1 mol 1/2 mol 1 mol
Por lo tanto, para la producción de 13 moles de agua, la ecuación química requerida sería:
H 2 + O 2 ⇢ H 2 O
13 moles 13/2 moles 13 moles
Por lo tanto, para la producción de 13 moles de agua necesitamos 13 moles de hidrógeno y 6,5 moles de oxígeno gaseoso.
Problema 8: Calcular moles de electrones presentes en 104 g de gas acetileno.
Solución:
Ahora, la fórmula para el gas acetileno es C 2 H 2 . Su estructura es H—C≡C—H. Por lo tanto, el número de electrones presentes en 1 molécula de acetileno es 14.
Ahora, la masa de 1 mol de acetileno es 26 g ⇒ 104 g de acetileno son 4 moles.
Ahora, 1 mol de acetileno = N A moléculas
⇒ Las moléculas N A tienen 14 × N A electrones
⇒ 4 moles de acetileno tienen 4 × 14 × N A electrones = 56 × N A electrones = 56 moles de electrones.
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Artículo escrito por akankshakumari92 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA