CANTIDAD DE SUSTANCIA Y MASA MOLAR

CANTIDAD DE SUSTANCIA Y MASA MOLAR.

La materia está formada por partículas: átomos, moléculas, iones, protones, neutrones, etc. Estas partículas no pueden contarse directamente y por eso se llega al concepto de cantidad de sustancia o cantidad química que nos permite trabajar a escala macroscópica.

La cantidad de sustancia es una de las magnitudes físicas fundamentales del Sistema Internacional de Unidades y la I.U.P.A.C. (sigla en inglés de la“Unión Internacional de Química Pura y Aplicada”) la define como una magnitud proporcional al número de entidades elementales especificadas por una fórmula química de las cuales la sustancia está compuesta. El símbolo de cantidad de sustancia es n y la unidad es el mol que se representa por la propia palabra mol.

El término mol fue introducido en 1886 por Wilhelm Ostward (químico alemán, 1853-1932) y deriva de la palabra “mole” que en latín significa pila, montón. El mol: es la cantidad de sustancia que tiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 Kg (12 g) de ¹²C. Las entidades elementales deben especificarse.

La pregunta que surge es: ¿cuántos átomos hay en 12 g de ¹²C? Experimentalmente se ha demostrado que en 12 g de ¹²C hay 6,02x10²³ átomos, 602.000.000.000.000.000.000.000, seiscientos dos mil trillones de átomos.

Dicho número es una constante universal, llamada constante de Avogadro (cuyo valor actualizado es: 6,0221367x10²³ mol^-1) en honor al destacado químico y físico italiano que en 1811 enunció la hipótesis que lleva su nombre y que establece: “volúmenes iguales de gases diferentes, medidos en las mismas condiciones de temperatura y presión, contienen el mismo número de moléculas”. Avogadro nunca conoció el valor de esta constante dado que fue determinado después de su muerte. Un mol de cualquier gas (considerando comportamiento ideal) a 1 atm de presión y a 0°C ocupa 22,4 litros.

Resumiendo esta parte del presente trabajo y a modo de ejemplos: en 1 mol de H₂0 hay 6,02x10²³ moléculas de agua; en 1 mol de electrones hay 6,02x10²³ de dichas partículas; en 1 mol de Na⁺¹ hay 6,02x10²³ de estos iones...

Por otro lado, dado que no existe un instrumento que pueda medir la cantidad de sustancia, ésta se relaciona con la masa que si se puede medir. La masa de un átomo o de una molécula se mide en una unidad llamada uma: unidad de masa atómica. La masa de 1 mol de átomos de un elemento químico se denomina masa molar atómica y se representa por la letra M_a (siendo a: el símbolo del elemento químico en cuestión). La masa de 1 mol de moléculas se denomina masa molar molecular y se representa de manera análoga a la anterior (siendo a en este caso: la fórmula molecular de la sustancia en cuestión). De manera similar se define masa molar para cualquier sustancia.

En la Tabla Periódica de los Elementos Químicos, está el dato de la masa atómica (o peso atómico) expresado en umas de cada elemento químico, y a la vez se corresponde con la masa molar atómica (masa de 1 mol de átomos) expresado en gramos/mol (la masa atómica expresada en umas y la masa molar expresada en gramos/mol son numéricamente iguales).

Para calcular la masa molar molecular de una sustancia sólo hay que sumar las masas molares atómicas (datos extraídos de la Tabla Periódica) de los elementos químicos que forman la sustancia, considerando la atomicidad (el resultado se expresa en g/mol),

Ejemplos de cálculos de masa molar.

a) NaCl (cloruro de sodio)

M_NaCl= M_Na + M_Cl= 23 g/mol + 35,5 g/mol= 58,5 g/mol

b) Óxido de Calcio, CaO

M_CaO = M_Ca + M_O = 1x40g/mol + 1x16g/mol = 56g/mol.

c) Bicarbonato de Sodio, NaHCO₃

M= 1xM_Na + 1xM_H + 1xM_C + 3xM_O = 1x23g/mol + 1x1g/mol + 1x12g/mol + 3x16g/mol = 84g/mol

Nota: en todos los casos se han aproximado los valores de masas atómicas extraídos de tablas.