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2.11: Masa Molar

Como vimos en La Cantidad de Sustancia: Moles, no hay relación entre la masa o el volumen de una sustancia y el número de moléculas. Pero luego definimos la cantidad de sustancia, n, para representar el número de partículas. Por lo tanto, la cantidad es útil para determinar qué cantidad de cada sustancia reaccionará. Mientras que 1 g de Hg, o 1 cm3 de Hg, reacciona con una masa o volumen de Br2 que no está relacionado con los coeficientes de la ecuación química, 1 mol de Hg siempre reacciona con 1 mol de Br2, ya que un átomo de Hg reacciona con una molécula de Br2:

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Lo que necesitamos es una forma conveniente de convertir masas en cantidades, y el factor de conversión necesario se llama masa molar. Una cantidad molar es aquella que se ha dividido por la cantidad de sustancia. Por ejemplo, una cantidad molar extremadamente útil es la masa molar M:

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A menudo es conveniente expresar cantidades físicas por unidad de cantidad de sustancia (por mol), porque de esta manera se comparan números iguales de átomos o moléculas. Tales cantidades molares a menudo nos dicen algo sobre los átomos o moléculas en sí. Por ejemplo, si el volumen molar de un sólido es mayor que el de otro, es razonable suponer que las moléculas de la primera sustancia son más grandes que las de la segunda. (Comparar los volúmenes molares de líquidos, y especialmente gases, no necesariamente daría la misma información, ya que las moléculas no estarían tan apretadas.)

Es casi trivial obtener la masa molar, ya que los pesos atómicos y moleculares expresados en gramos nos dan las masas de 1 mol de sustancia.

Ejemplo \(\pageIndex{1}\): Masa molar

Obtenga la masa molar de (a) Hg y (b) Hg2Br2.

Solución

a) El peso atómico del mercurio es de 200,59, por lo que 1 mol de Hg pesa 200,59 g.

\( M_{\text{Hg}}=\frac{m_{\text{Hg}}}{n_{\text{Hg}}} = \frac{\text{200}\text{.59 g}} {\text{1 mol}} = \text{200.59 g mol}^{-1}\)

b) De manera similar, para Hg2Br2 el peso molecular es 560.98, por lo que

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La masa molar es numéricamente la misma que el peso atómico o molecular, pero tiene unidades de gramos por mol. La ecuación, que define la masa molar, tiene la misma forma que las que definen la densidad, y la constante de Avogadro. Como en el caso de la densidad o de la constante de Avogadro, no es necesario memorizar o manipular una fórmula. Simplemente recuerde que la masa y la cantidad de sustancia están relacionadas a través de la masa molar.

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La masa molar se obtiene fácilmente a partir de pesos atómicos y se puede utilizar como factor de conversión, siempre que las unidades se cancelen.

Ejemplo \(\pageIndex{2}\): Moles

Calcula la cantidad de octano (C8H18) en 500 g de este líquido.

Solución

Cualquier problema relacionado con la interconversión de masa y cantidad de sustancia requiere masa molar

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La cantidad de sustancia será la masa por un factor de conversión que permite la cancelación de unidades:

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En este caso el recíproco de la masa molar fue el adecuado factor de conversión.

La constante de Avogadro, la masa molar y la densidad se pueden usar en combinación para resolver problemas más complicados.

Ejemplo \(\pageIndex{3}\): Moléculas

¿Cuántas moléculas estarían presentes en 25,0 ml de tetracloruro de carbono puro (CCl4)?

Solución

En ejemplos anteriores, se demostró que el número de moléculas se puede obtener a partir de la cantidad de sustancia utilizando la constante de Avogadro. La cantidad de sustancia puede obtenerse a partir de la masa utilizando la masa molar, y la masa a partir del volumen por medio de la densidad. Una hoja de ruta para la solución de este problema es

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o en notación abreviada

\

La hoja de ruta nos dice que debemos buscar la densidad de CCl4:

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La masa molar debe calcularse a partir de la Tabla de Pesos Atómicos.

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y recordamos que la constante de Avogadro es

\

La última cantidad (N) en la hoja de ruta se puede obtener comenzando con la primera (V) y aplicando factores de conversión sucesivos:

\begin{align}\textit{N}&& 25\text{ cm}^{3}\cdot\tfrac{\text{1.595 g}} {1 \text{ cm}^{3}}\cdot\tfrac {1 \text{ mol}} {\text{153.81 g}}\cdot\tfrac {6.022\cdot10^{23} \text{ molecules}}{1 \text{ mol}} \\&&1.56\cdot10^{23} \text{ molecules} \end{align}

Notice that in this problem we had to combine techniques from previous examples. To do this you must remember relationships among quantities. Por ejemplo, se dio un volumen, y sabíamos que se podía convertir a la masa correspondiente por medio de densidad, por lo que buscamos la densidad en una tabla. Al escribir un mapa de ruta, o al menos verlo en el ojo de su mente, puede realizar un seguimiento de tales relaciones, determinar qué factores de conversión se necesitan y luego usarlos para resolver el problema.

Colaboradores y atribuciones

  • Ed Vitz (Kutztown University), John W. Moore (UW-Madison), Justin Shorb (Hope College), Xavier Prat-Resina (University of Minnesota Rochester), Tim Wendorff y Adam Hahn.