Moles en Ecuaciones Químicas: Definición, unidad y usos

¿Qué es un topo?

Cuando se nos pregunta «¿Qué es un topo?», lo primero que nos viene a la mente es que topo, que significa un pequeño animal excavador. Bueno, este no es el caso, sino que estamos hablando de moles utilizados en la química moderna, donde la definición de mol es una cantidad de sustancia. El mol es una unidad de medida fundamental del SI, utilizada para medir la cantidad de cualquier sustancia y se abrevia como mol. Un mol es igual a {eq}6,022 \times 10^{23} {/eq} partículas. Esta partícula de gran tamaño es el número de partículas de Avogadro llamado constante de Avogadro. El mol está relacionado con la masa de un elemento en el que 1 mol de átomo de carbono 12 tiene {eq}6,022 \times 10^{23} {/eq}átomos con una masa de 12 gramos.

Historia del topo

La constante de Avogadro lleva el nombre del científico italiano Amedeo Avogadro, quien en 1811 fue el primero en darse cuenta de que el volumen de un gas es proporcional al número de moléculas o átomos. En 1909, el químico francés Jean Perrin nombró a la constante en honor a Avogadro. Desde entonces, los libros de texto de química estadounidenses fueron los primeros en utilizar la constante como constante de Avogadro en la década de 1930.

En 1900, Ostwald introdujo la unidad mol y la definió en términos de gramos. El gramo es una unidad de masa y la unidad de mol fue identificada varios años después cuando Ostwald vinculó la teoría del gas ideal al concepto de mol. Originalmente definió el mol como el peso molecular de una sustancia en gramos y posteriormente refinó un mol como la cantidad de cualquier gas que ocupa un volumen de 22.414 ml en condiciones normales.

¿Qué tan grande es un topo?

Un mol de una sustancia es igual a {eq}6,022 \times 10^{23} {/eq} unidades de esa sustancia, donde la sustancia puede ser átomos, moléculas o iones. El número {eq}6,022 \times 10^{23} {/eq} se conoce como constante. La noción de mol se puede utilizar para convertir entre masa y número de partículas. Se puede utilizar un mol para conectar masas de sustancias con la cantidad de átomos que contienen. El puente entre los moles y los átomos es el número de Avogadro. Por lo tanto, dada la relación {eq}1 mol = 6,022 \times 10^{23} {/eq} átomos.

El número de Avogadro es una proporción relacionada con la masa molar a escala atómica y el número de Avogadro es {eq}6,022 \times 10^{23} {/eq} moléculas. Este número de Avogadro se utiliza para discutir y comparar números muy grandes, ya que las sustancias en cantidades cotidianas contienen una gran cantidad de átomos y moléculas. Otra propiedad del número de Avogadro es que la masa de un mol de una molécula es igual al peso molecular de esa molécula.

Consideremos un número conocido de moles x. Se puede encontrar el número de átomos y en esta cantidad molar multiplicándolo por el número de Avogadro:

{eq}x\, moles \times\ \frac{6.022\times 10^{23}átomos}{1\, mol} = y\, átomos {/eq}

Por ejemplo, si queremos calcular cuántos átomos hay en 6 moles de sodio (x = 6), entonces podríamos resolver:

{eq}6\, moles \times\ \frac{6.022\times 10^{23}átomos}{1\, mol} = 3.61\times 10^{24}\, átomos {/eq}

Topo en química

El mol en química se usa ampliamente para resolver ecuaciones químicas en lugar de unidades de masa o volumen como una forma más apropiada de expresar reactivos o productos en reacciones químicas. El mol es un número de conversión que permite a los químicos pasar del mundo microscópico de átomos, moléculas e iones al mundo macroscópico de gramos, kilogramos y litros.

La conversión molar se utiliza en reacciones de estequiometría para calcular cuánto producto se puede obtener a partir de una determinada cantidad de reactivo o cuánto reactivo se requiere para producir una determinada cantidad de producto. Si se conocen las partículas, moles o gramos de una sustancia, se pueden calcular las otras dos medidas.

• Consideremos un ejemplo de conversión de mol a mol de una ecuación química balanceada:

{eq}CH_{4}\dotplus 2O_{2}\rightarrow CO_{2}\dotplus 2H_{2}O {/eq}

Interpretaríamos esto en términos de moles como:

«1 mol de CH ₄ reacciona con 2 moles de O ₂ para formar 1 mol de CO ₂ y 2 moles de H ₂ O «.

Dos de estas cantidades se pueden usar para construir un factor de conversión que nos permita relacionar el número de moles de una sustancia con un número equivalente de moles de otra sustancia. Si por ejemplo queremos saber cuántos moles de O ₂ reaccionarán con 10 moles de CH ₄.

Vamos a construir un factor de conversión entre 1 mol de CH ₄ y 2 moles de O ₂, y la relación molar será 1 mol de CH ₄: 2 moles de O ₂.

{eq}10\, moles \, de\, CH_{4} \times \frac{2 \, mol \, de \, O_{2}}{1\, mol\, de\, CH_{4}} {/eq}

Por tanto, esto nos da 20 moles de O ₂.

• A continuación, podemos observar una conversión de masa a masa de la ecuación química balanceada anteriormente:

Usaremos la fórmula de gramos a moles.

{eq}N=\frac{m}{M} {/eq}

Donde N es el número de moles, M es la masa molar o peso molecular y m es la masa de una sustancia específica.

Usando esta fórmula, es factible convertir de gramos a moles o de moles a gramos, utilizando el peso molecular del compuesto. El peso molecular de un compuesto es la suma del peso molecular de sus componentes elementales.

Usando la ecuación química y la fórmula vamos a encontrar la masa de O ₂ necesaria para quemar 54 gramos de CH ₄.

Vamos a convertir la masa de CH ₄ al número de moles.

{eq}\frac{54\, g}{16\frac{g}{mol}}=3.37\, moles {/eq}.

Usando la relación molar de O ₂ a CH ₄, es 2:1

{eq}3.37\, moles\times \frac{2\,mol\,de\,O_{2}}{1\,mol\, de\,CH_{4}}=6.74\,moles\,de\,O_{2} {/eq}.

6,74 moles de O ₂ se pueden convertir en masa de O ₂

{eq}6,74\, moles\times32\frac{g}{mol}=215,68\,gramos\,de\,O_{2} {/eq}.

Unidad topo

La unidad molar también se conoce como mol en química y se utiliza como unidad de conteo. Comprender la relación entre las masas de los átomos y la fórmula química de los compuestos nos permite ilustrar cuantitativamente la composición de las sustancias.

Los átomos de cada elemento de la tabla periódica contienen un número característico de protones. Este número de protones en un átomo se llama número atómico. Por el contrario, la cantidad de neutrones en un átomo puede variar, por lo que podemos decir que la cantidad de neutrones y la cantidad de protones juntos determinan el número de masa de un elemento. Una propiedad que está estrechamente relacionada con el número másico de un átomo es la masa atómica.

Para realizar un seguimiento de todos los elementos y descubrir la información básica sobre un elemento, los científicos utilizan un cuadro llamado tabla periódica.

En la tabla periódica, los elementos se enumeran en orden creciente de número atómico, es decir, el número atómico aumenta a medida que avanzamos a lo largo de la tabla periódica. Las filas de una tabla periódica se llaman períodos y todos los elementos del mismo período tienen las mismas propiedades físicas, mientras que las columnas de la tabla periódica se llaman grupos y todos los elementos del mismo grupo tienen reactividad similar.

Aquí hay una mirada de cerca a uno de los elementos, el hidrógeno, que ilustra el número atómico, el símbolo y la masa atómica promedio:

El cuadro de elementos de arriba contiene lo siguiente:

• El número en la parte superior del cuadro de elementos se llama número atómico, que es el número de protones o el número de electrones en un átomo.
• El símbolo del medio es la abreviatura del nombre del elemento.
• El número en la parte inferior es la masa promedio de todos los isótopos del elemento y se llama masa atómica promedio.

Podemos usar la tabla periódica para determinar el peso atómico de cada elemento de la molécula. Por ejemplo, podemos usar la tabla periódica para encontrar el peso atómico de una molécula de agua, H ₂ O. El H ₂ O consta de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, por lo que la masa molecular del H ₂ O sería la masa total de los dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Mirando la tabla periódica, el peso atómico de cada átomo de H es 1 g, mientras que el peso atómico de cada átomo de O es 16 g. Entonces, la masa total de una sola molécula de agua sería:

peso molecular del agua = 2 x peso de 1 átomo de hidrógeno + peso de 1 átomo de oxígeno

(2×1)+16 = 18g. Esto significa que un mol de agua es igual a 18 {eq}\frac{g}{mol} {/eq}.

Resumen de la lección

Un mol es una unidad de medida muy importante utilizada por los químicos y también puede denominarse mol. Es una unidad estándar para medir grandes cantidades de unidades muy pequeñas como moléculas, átomos y partículas. El mol designa un número determinado de unidades que es {eq}6,022 \times 10^{23} {/eq}. Este gran número también se conoce como número de Avogadros. El concepto de mol ayuda a los químicos a poner información cuantitativa sobre lo que sucede en una ecuación química a nivel macroscópico. La constante de Avogadro lleva el nombre del científico italiano Amedeo Avogadro, quien en 1811 fue el primero en darse cuenta de que el volumen de un gas es proporcional al número de moléculas o átomos. Se pueden usar moles de una sustancia para encontrar la cantidad de átomos en una muestra. Dado un número conocido de moles x, se puede encontrar el número de átomos y en esta cantidad molar multiplicándolo por el número de Avogadro:

{eq}x\, moles \times\ \frac{6.022\times 10^{23}átomos}{1\, mol} = y\, átomos {/eq}. La conversión molar se utiliza en reacciones de estequiometría para calcular cuánto producto se puede obtener a partir de una determinada cantidad de reactivo o cuánto reactivo se requiere para producir una determinada cantidad de producto. Si se conocen las partículas, moles o gramos de una sustancia, se pueden calcular las otras dos medidas.

Además, para realizar un seguimiento de todos los elementos y obtener información básica sobre un elemento, los científicos utilizan una tabla llamada tabla periódica y esta tabla se puede utilizar para determinar el peso atómico de cada elemento en la molécula. Los elementos están ordenados por sus números atómicos, que aumentan a medida que se avanza por la tabla periódica. Cada fila se llama período y cada columna se llama grupo. Cada cuadro de elementos de la tabla periódica contiene: el número atómico, el nombre del elemento y la masa atómica promedio.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador