4.º de ESORuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Interpretar el mol como unidad de cantidad de sustancia y usar la constante de Avogadro.
- Calcular masas molares y convertir entre masa y cantidad de sustancia.
- Relacionar moles con número de entidades y con volumen de un gas bajo condiciones declaradas.
Antes de empezar
- Leer fórmulas químicas y subíndices.
- Usar notación científica.
- Aplicar la ecuación de los gases ideales.
Contar partículas mediante una magnitud macroscópica
Los átomos, moléculas e iones son demasiado pequeños y numerosos para contarlos uno a uno. La cantidad de sustancia conecta ese mundo microscópico con masas y volúmenes medibles.
La entidad debe nombrarse: un mol de átomos, de moléculas o de unidades fórmula no representa el mismo objeto químico, aunque contenga el mismo número de entidades.
Mol y constante de Avogadro
- 1 mol contiene 6,02214076 × 10²³ entidades elementales
- La constante de Avogadro tiene valor exacto en el SI. En cálculos escolares puede escribirse 6,022 × 10²³ mol⁻¹ con la precisión adecuada.
Masa molar
- M en g/mol
- La masa molar es la masa de un mol. Para un compuesto se suman las masas atómicas multiplicadas por cada subíndice. Para una red iónica se habla de unidades fórmula, no de moléculas aisladas.
Mapa de conversiones
- De masa a moles: n = m/M.
- De moles a masa: m = nM.
- De moles a entidades: N = nNA.
- De entidades a moles: n = N/NA.
- Para gases, usa PV = nRT o un volumen molar solo si se indican las condiciones.
Moles en una muestra de dióxido de carbono
Una muestra contiene 44,0 g de CO₂; usa C = 12,0 y O = 16,0.
- M(CO₂) = 12,0 + 2 × 16,0 = 44,0 g/mol.
- n = 44,0 g / 44,0 g/mol.
- Las unidades de masa se cancelan.
n = 1,00 mol de moléculas de CO₂.
El volumen molar no es universal
- Gas ideal a 0 °C y 1 atm
Un mol ocupa aproximadamente 22,4 L.
- Otra presión o temperatura
El volumen cambia y debe calcularse con las condiciones correspondientes.
Los coeficientes y los subíndices cumplen funciones distintas
Cambiar la fórmula para conseguir la masa molar deseada.
La fórmula fija la composición; los coeficientes cuentan cantidades de entidades en una reacción.
Modificar un subíndice cambia la sustancia. La masa molar siempre se calcula desde la fórmula correcta.
Un mol como cantidad de entidadesPrueba otro caso
¿Cuántas partículas hay en un mol?
¿Qué contiene más átomos: 1 mol de agua (H2O) o 1 mol de dióxido de carbono (CO2)?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: 6,022 × 10²³ — El mol contiene el número de entidades fijado por la constante de Avogadro.
Es el número de Avogadro, y es tan grande porque los átomos son diminutos: hacen falta esos para llegar a cantidades que se puedan pesar en una balanza.
Respuesta: Igual: tres moles de átomos cada uno — Cada molécula tiene tres átomos y ambos contienen un mol de moléculas.
Las dos moléculas tienen tres átomos: dos hidrógenos y un oxígeno en un caso, un carbono y dos oxígenos en el otro. La masa no tiene nada que ver con cuántos átomos hay, y confundirlas es el fallo de fondo de todo el tema.
Composición y masa molarPrueba otro caso
Con Ca = 40,0, O = 16,0 y H = 1,0, ¿cuántos moles hay en 37,0 g de Ca(OH)₂?
Con H = 1,0, S = 32,0 y O = 16,0, ¿qué masa tienen 0,250 mol de H₂SO₄?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: 0,500 mol — La masa molar es 74 y 37 gramos representan medio mol.
M(Ca(OH)₂) = 40,0 + 2·(16,0 + 1,0) = 74,0 g/mol; n = 37,0/74,0 = 0,500 mol.
Respuesta: 24,5 g — Cada mol pesa 98 gramos y un cuarto corresponde a 24,5.
M(H₂SO₄) = 2·1,0 + 32,0 + 4·16,0 = 98,0 g/mol; m = 0,250·98,0 = 24,5 g.
De moles a partículasPrueba otro caso
¿Cuántas moléculas hay en 0,50 mol si Nₐ = 6,022 × 10²³ mol⁻¹?
Una muestra contiene 1,2044 × 10²⁴ moléculas. ¿Cuántos moles son?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: 3,011 × 10²³ moléculas — Medio mol contiene la mitad de las moléculas que un mol.
N = n·Nₐ = 0,50 × 6,022 × 10²³ = 3,011 × 10²³ moléculas.
Respuesta: 2,00 mol — La muestra tiene el doble de entidades que un mol.
n = N/Nₐ = 1,2044 × 10²⁴ / 6,022 × 10²³ = 2,00 mol.
Del laboratorio a las partículas
Una muestra contiene 22,0 g de CO₂. Con M = 44,0 g/mol y Nₐ = 6,022 × 10²³ mol⁻¹, calcula moles y moléculas.
Solución accesible sin interacción
- Demuestra que puedes interpretar el mol como unidad de cantidad de sustancia y usar la constante de Avogadro.
- Demuestra que puedes calcular masas molares y convertir entre masa y cantidad de sustancia.
- Demuestra que puedes relacionar moles con número de entidades y con volumen de un gas bajo condiciones declaradas.
Respuesta: 0,500 mol y 3,011 × 10²³ moléculas.
n = m/M = 22,0/44,0 = 0,500 mol; N = n·Nₐ.
Compruébalo ahora
¿Cuántos moles hay en 36,0 g de H₂O? Usa H = 1,0 y O = 16,0.
Ver solución explicada
Respuesta: 2,00 mol.
M(H₂O) = 2 × 1,0 + 16,0 = 18,0 g/mol; n = 36,0/18,0 = 2,00 mol.
Una muestra contiene 3,011 × 10²³ moléculas de CO₂. Calcula sus moles y su masa usando M(CO₂) = 44,0 g/mol.
Ver solución explicada
Respuesta: 0,500 mol y 22,0 g.
3,011 × 10²³ es la mitad de 6,022 × 10²³; por tanto n = 0,500 mol y m = 0,500 × 44,0 = 22,0 g.
Calcula cuántas moléculas hay en 0,250 mol de agua usando Nₐ = 6,022 × 10²³ mol⁻¹.
Ver solución explicada
Respuesta: 1,506 × 10²³ moléculas de H₂O.
N = n·Nₐ = 0,250 × 6,022 × 10²³ = 1,5055 × 10²³; con cuatro cifras significativas, 1,506 × 10²³ moléculas.
Alineación curricular y fuentes
- Física y Química · cuarto curso · bloque B: cuantificación de la cantidad de materia en sistemas materiales. · Real Decreto 217/2022, currículo básico de ESO
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