Introducción a la estequiometría
En el trabajo diario de laboratorio resulta imposible separar un átomo o una molécula para estudiar su comportamiento debido a su extrema pequeñez. Por este motivo, así como en la vida diaria se utilizan unidades tales como docena (12 unidades), decena (10 unidades), etc., en Química es necesario tener una unidad especial para describir una cantidad fija de unidades o partículas.
La unidad del sistema internacional para la cantidad de materia es el MOL, se utiliza como unidad de conteo de moléculas, átomos e iones y se define de la siguiente manera:
Un mol es la cantidad de materia que contiene exactamente 6,022 x 1023 partículas elementales (moléculas, átomos o iones).
Este número recibe el nombre de número de Avogadro (NA) en honor a Amadeo Avogadro.
Mol proviene del latín moles que significa “una masa”. El diminutivo de mol es molécula y significa “una masa pequeña”.
De la misma forma que en 1 docena de naranjas hay contenidas doce naranjas y en 1 docena de mandarinas también hay contenidas doce mandarinas, así también dependiendo del tipo de partículas con la que trabajemos, tendremos:
Un mol de moléculas = 6,02 x 1023 moléculas.
Un mol de átomos = 6,02 x 1023 átomos.
Un mol de iones = 6,02 x 1023 iones
La masa de un mol de moléculas de una sustancia es igual a la masa molecular de dicha sustancia expresada en gramos.
Por lo tanto, el procedimiento para calcular la masa molar de un compuesto es el siguiente:
Óxido de calcio (CaO) = 40 + 16 = 56 g/mol
Sulfato de sodio (Na2SO4) = (23 x 2) + 32 + (16 x 4) = 142 g/mol
Para los cálculos utilizaremos el método del factor unitario, que establece relaciones de forma de simplificar unidades y llegar a la respuesta requerida. Para ello, les sugerimos leer con atención el siguiente texto, preparado especialmente para aprender a utilizar este método en la resolución de problemas de Química.
Archivo para descarga: Factor unitario
Alguno ejemplos de cálculos
1. Calcular la masa, en gramos, contenida en 0,8 moles de hipoclorito de sodio
Sabemos que la fórmula química del hipoclorito de sodio es NaClO, por lo que su masa molar será: 23 + 35,5 + 16 = 74,5 g/mol. Utilizando factor unitario podemos establecer:
masa de NaClO = 0,8 moles de NaClO x \( \frac{74,5 g de NaClO}{1 mol de NaClO} \) = 59,6 g de NaClO
2. Se tienen 5 g de hidrógeno molecular (H2), calcular:
a) moles de moléculas de hidrógeno.
b) moles de átomos de hidrógeno.
c) cantidad de moléculas de hidrógeno.
d) cantidad de átomos de hidrógeno.
Sabemos que la masa molar del H2 será: (1 x 2) = 2 g/mol. Utilizando factor unitario podemos establecer:
a) moles de H2 = 5 g de H2 x \( \frac{1 mol H2}{2 g de H2} \)= 2,5 moles de H2
b) moles de H = 5 g de H2 x \( \frac{1 mol de moléculas de H2}{2 g de H2} \) x \( \frac{2 mol de átomos de H}{1 mol de moléculas de H2} \)= 5 moles de Hc) cantidad de moléculas de H2 = 5 g de H2 x \( \frac{1 mol de H2}{2 g de H2} \) x \( \frac{6,022 x 1023 moléculas}{1 mol de H2} \)= 1,5 x 1024 moléculas de H2
d) cantidad de átomos de H = 5 g de H2 x \( \frac{1 mol de moléculas de H2}{2 g de H2} \) x \( \frac{2 mol de átomos de H}{1 mol de moléculas de H2} \) x \( \frac{6,022 x 1023 átomos}{1 mol átomos de H} \)= 3 x 1024 átomos de H
En el caso de sustancias en estado gaseoso, el número de Avogadro permite calcular el volumen que ocupa un mol de moléculas de un gas.
En forma experimental, está comprobado que cuando se trabaja con un mol de una sustancia al estado gaseoso y en condiciones normales de presión y temperatura (CNPT), el mismo ocupa siempre un volumen de 2,4 litros que corresponde al volumen molar normal. Las CNPT son: 1 atmósfera de presión y 273° K.
Así un mol de cualquier gas en CNPT ocupará un volumen de 22,4 litros.
