¡Tratamos a los átomos de la misma manera! Para saber cuántos átomos hay en una muestra, podemos relacionar la masa de la muestra con el número de átomos. Sin embargo, primero necesitamos conocer la masa media de cada átomo.
En este artículo hablaremos de cómo miden y agrupan los químicos las masas de átomos y moléculas.
- Este artículo trata sobre los moles y la masa molar
- En primer lugar, definiremos el mol y explicaremos por qué se utiliza esta unidad.
- A continuación, explicaremos los conceptos de masa atómica y masa mol ar y las diferencias entre ambos
- A continuación, explicaremos el concepto de masa molecular y las diferencias entre ésta y la masa molar
- Por último, veremos la relación entre la masa molar y el punto de ebullición.
El mol
¿Cómo pueden medir las cosas los químicos cuando todo está formado por diferentes átomos y, para hacerlo más difícil, diferentes isótopos de esos átomos? Con moles, ¡por supuesto! No con el pequeño mamífero subterráneo (aunque son monos), sino con la unidad moles.Un mol es una unidad utilizada para denotar el número de partículas, átomos y compuestos. Se refiere a 6,022x1023 unidades de una sustancia, que esel número de Avogadro (por el químico italiano Amedeo Avogadro).
Los átomos son increíblemente pequeños, así que si intentaras contar el número de átomos que hay sólo en una gota de agua, estarías ahí un buen rato. Los moles se utilizan como una forma de contar átomos/moléculas en "paquetes", como contamos los huevos en una docena.
Masa atómica y masa molar
Cuando medimos cosas a granel en gramos, nos referimos a la masa molar .
La masa molar es la masa de una sustancia (en gramos) dividida por la cantidad de la sustancia (en moles). La masa molar es la media de los pesos, que suelen variar debido a los isótopos. La fórmula es $$M=frac{m}{n}\,\texto{donde m es la masa y n es el número de moles}$$.
Los isótopos son elementos con el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones. (Por ejemplo: el carbono-14 tiene 6 protones y 8 neutrones, mientras que el carbono-12 tiene 6 protones y 6 neutrones).
El peso atómico de un elemento es una media del peso de sus isótopos con respecto a sus abundancias relativas (Ej: Si el cloro-37 constituye el 24,33% de todos los átomos de cloro, entonces constituye ese porcentaje del peso atómico)
El peso atómico es la masa indicada en amu (unidades de masa atómica) debajo de un elemento en la tabla periódica. Es habitual referirse a esto como la masa atómica, aunque sea algo ligeramente distinto (confuso, lo sé).
Como ejemplo, aquí tienes el aspecto del litio en la tabla periódica.
Elnúmero atómico (número de protones) aparece en la parte superior, el símbolo del elemento en el centro y el peso atómico en la parte inferior. ¿Cómo se determinó exactamente este número? El peso atómico se determina tomando la abundancia y la masa conocidas de cada isótopo y resolviendo la media.
En el caso del Litio, hay dos isótopos: Litio-6 (7,59 %) y Litio-7 (92,41 %). Por tanto, podemos calcular el peso atómico: $$(7,59\%*6,015\,amu)+(92,41\%*7,016\,amu)=6,94\,amu$$
Entonces, ¿qué es la masa atómica?
La masa atómica es la masa de un solo átomo/isótopo. Se calcula sumando el número de protones y neutrones (los electrones se consideran demasiado ligeros y son despreciables).
Cuando calculamos el peso atómico, utilizamos las masas atómicas de cada isótopo. Por ejemplo, cuando nos referimos al litio-6, nos referimos al isótopo específico con una masa atómica de 6,015 amu. Sin embargo, cuando nos referimos al litio en su conjunto(media ponderada de los dos isótoposconocidos ), nos referimos a su peso atómico de 6,94 amu.
Sólo recuerda que puedes encontrar fuentes que se refieran al peso atómico como masa atómica, ¡sólo ten en cuenta la diferencia, para no confundirte!
Diferencia entre masa molar y masa atómica
En resumen, la masa molar es un término general que se refiere a las masas medias de un elemento por mol (peso atómico) o de un compuesto por mol (peso molecular). La masa atómica no entra dentro del paraguas de la masa molar, ya que no es una media, sino la masa de un único elemento/isótopo.
Masa molecular y masa molar
Utilizando las masas atómicas, podemos calcular la masa molecular.
La masa molecular es la suma de las masas atómicas de los elementos presentes en la molécula.
La masa molecular es diferente del peso molecular.
El peso molecular es la suma de los pesos atómicos de los elementos presentes en la molécula.
Como he dicho antes, la masa atómica y el peso atómico se utilizan a menudo indistintamente, por lo que la masa molar, la masa molecular Y el peso molecular también se utilizan a menudo indistintamente. Por lo tanto, ¡el contexto y las preguntas deben ser claros al hablar de estos términos! Ten siempre cuidado al leer los libros de texto y los problemas para ver si cuando se menciona "masa molecular" quieren decir realmente "masa molecular" o si en su lugar quieren decir "peso molecular".
Como guía para que te acostumbres, si utilizo un término con su definición original, aparecerá en verde; si lo utilizo con su definición coloquial, aparecerá en rojo.
El peso molecular del agua puede calcularse sumando las masas atómicas de los elementos que la componen. El agua está formada por 2 hidrógenos y 1 oxígeno, y la masa atómica del hidrógeno es de 1,01 g/mol y la del oxígeno de 16,00 g/mol. La masa molecular sería entonces $$(2*1.01\frac{g}{mol})+16.00\frac{g}{mol}=18.02\frac{g}{mol}$$
Es importante recordar que los pesos atómicos utilizados en los cálculos anteriores son promedios de sus respectivos elementos. Por tanto, nuestro valor calculado representa una masa molecular media para una molécula determinada de agua. Hay 2 isótopos estables de hidrógeno y 3 de oxígeno, ¡lo que hace que la masa molecular exacta de 1 molécula de agua varíe mucho!
Diferencia entre masa molar y masa molecular
La cantidad de intercambios entre términos puede hacer que sea difícil distinguir la diferencia entre ellos. Lo principal que hay que recordar es que la masa molecular es la masa de esa instancia específica de la molécula, mientras que la masa molar es la media de todas las instancias de esa molécula en función de su abundancia. Peso molecular es el término sinónimo de masa molar.
Gráfico que muestra la relación entre los términos. StudySmarter Original.
Masa molar y punto de ebullición
Hay varios factores que afectan al punto de ebullición de una sustancia, uno de ellos es la masa molar. En general, cuanto mayor es la masa molar, mayor es el punto de ebullición.
El punto de ebullición también depende de la masa atómica. Como los isótopos tienen masas diferentes, también tendrán puntos de ebullición diferentes. Al igual que ocurre con la tendencia general, cuanto mayor es la masa atómica, mayor es el punto de ebullición.
Las moléculas siguen la misma tendencia general, sin embargo, que una molécula sea más pesada no significa necesariamente que tenga un punto de ebullición más alto. Por ejemplo, el punto de ebullición del etanol (CH3CH2OH, masa molar=46,07 g/mol) es de 78,4 °C, sin embargo, el agua (masa molar=18,02 g/mol) tiene un punto de ebullición de 100 °C. Esto se debe a las fuerzas intermoleculares, que son las fuerzas que existen entre las moléculas. Cuanto más fuertes son estas fuerzas, más difícil es para las moléculas "separarse" unas de otras y entrar en la fase gaseosa.
Es más exacto comparar las masas molares de moléculas similares, como en el gráfico siguiente:
Relación entre la masa molar y el punto de ebullición para distintos tipos de moléculas. Wikimedia Commons.
Aquí vemos que cuando las moléculas pertenecen a la misma "clase", un aumento de la masa molar significa un aumento del punto de ebullición.
Moles y masa molar - Puntos clave
Un mol es una unidad utilizada para denotar el número de partículas, átomos y compuestos. Se refiere a 6,022×1023 unidades de una sustancia. Este número se denomina número de Avogadro.
La masa molar es la masa de una sustancia (en gramos) dividida por la cantidad de la sustancia (en moles). La masa molar es la media de los pesos, que suelen variar debido a los isótopos. La fórmula es $$M=frac{m}{n}\,\texto{donde m es la masa y n es el número de moles}$$.
El peso atómico de un elemento es la media del peso de sus isótopos con respecto a sus abundancias relativas.
La masa atómica es la masa de un solo átomo/isótopo. Se calcula sumando el número de protones y neutrones (los electrones se consideran demasiado ligeros y son despreciables).
La masa molecular es la suma de las masas atómicas de los elementos presentes en la molécula. Mientras que el peso molecular es la suma de los pesos atómicos de los elementos presentes en la molécula.
Para los elementos, cuanto mayor es la masa molar, mayor es el punto de ebullición. Las moléculas del mismo tipo siguen esta tendencia.
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