Cantidad química

Cantidad química

Gatto, A. (2022). Cantidad química. Portal Uruguay Educa. CC BY-SA 4.0

Sulfato de cobre (II) pentahidratado

Cloruro de sodio (sal de mesa)

Agua

Sacarosa (azúcar de mesa)

Todas las muestras de sustancias tienen propiedades comunes que son medibles lo que constituyen magnitudes físicas. Estas muestras de sustancias tienen la propiedad de ser atraídas por el campo gravitatorio de la tierra, y de ofrecer determinada resistencia a modificar su estado de reposo o movimiento. Esto se define como la magnitud física masa, cuyo símbolo es m y cuya unidad es el kilogramo en el Sistema Internacional de Unidades (SI). El SI está formado por 7 unidades básicas que expresan magnitudes físicas: kilogramo - kg (magnitud: masa), metro - m (magnitud: longitud), segundo - s (magnitud: tiempo), kelvin - K (magnitud: temperatura termodinámica), amperio - A (magnitud: intensidad de corriente eléctrica), mol (magnitud: cantidad química) y candela - cd (magnitud: intensidad luminosa) como se puede observar en la siguiente figura. Por combinación de las unidades básicas se obtienen las demás unidades, denominadas Unidades derivadas del Sistema Internacional. Una magnitud que muchas veces usamos en Química es la cantidad química, cuyo símbolo es n y su unidad es el mol en el SI. Otro término que se suele usar para referirse a esta magnitud es cantidad de sustancia. La cantidad química permite relacionar el mundo submicroscópico con el macroscópico. El mol se define de la siguiente forma: “el mol, símbolo mol, es la unidad SI de cantidad de sustancia de una entidad elemental, la cual puede ser un átomo, molécula, ion, electrón, o cualquier otra partícula o un grupo específico de tales partículas; su magnitud se establece mediante la fijación del valor numérico de la constante NA de Avogadro que es 6,02214076 . 1023 (*), cuando es expresado en la unidad SI mol-1 .” (*) valor establecido hasta el momento. El número de partículas que hay en 1 mol es 6,02 . 1023. Este número se conoce como Constante de Avogadro, en honor al científico italiano Amadeo Avogadro. Este número es muy grande pues corresponde a 602.000 trillones. La Constante de Avogadro NA, cuya unidad es entidades elementales/mol, es entonces NA = 6,02 . 1023 entidades elementales/mol. Observa el siguiente video sobre cuán grande es un mol. Recuerda activar los subtítulos y seleccionarlos en español.

La magnitud cantidad química es directamente proporcional al número de partículas presentes en una muestra. Ambas magnitudes se relacionan mediante la constante de Avogadro. Expresión matemática: N = n x NA Siendo:

• n: cantidad química
• N: número de partículas presentes en la muestra
• NA: Constante de Avogadro

1. ¿Cuántas moléculas hay en 3,40 mol de agua? Aplicando la expresión matemática: N = n x NA N = 3,40 mol x 6,02.1023 entidades elementales/mol = 2,0468 .1024 Redondeando 2,05.1024 moléculas de agua 2. ¿Qué cantidad química de cloruro de sodio hay en 2,45 .1023 partículas? Aplicando la expresión matemática n = N / NA n = 2,45 . 1023 partículas / 6,02 . 1023 entidades elementales/mol = 0,4069 Redondeando 0,407 mol.

La cantidad química (n) y la masa (m) de una sustancia, se relacionan a través de la masa molar. Es importante tener en cuenta que por definición, la Masa Molar de un elemento es la masa de un mol del mismo expresada en gramos y la unidad es g/mol. La masa molar es aquella masa que corresponde a 6,02.1023 entidades elementales de la sustancia. Para poder conocer la Masa Molar de un compuesto, debemos sumar las masas molares de todos los elementos que lo conforman. Por ejemplo: La magnitud cantidad química es inversamente proporcional a la masa molar.Expresión matemática: Por ejemplo: El fosgeno (COCl2), es un gas venenoso que se usó como arma letal en la Primera Guerra Mundial. ¿Qué cantidad química son 24,5 g de fosgeno? Para calcular la cantidad química necesitamos la masa de fosgeno y la masa molar del mismo.

En la imagen de fondo del recurso puedes observar en cada vaso de Bohemia un mol de cada compuesto: sacarosa, sulfato de cobre (II) pentahidratado, cloruro de sodio y agua. Calcula la masa molar de cada uno e indica la masa que se encuentra en cada vaso de Bohemia. Siendo:

• NA: Constante de Avogadro (6,02 . 1023entidades elementales/mol)
• : Masa molar (g/mol)

Recurso elaborado por Prof. Anarella Gatto - Contenidista de Química del Portal Uruguay Educa - Octubre de 2022 - CC BY-SA 4.0 Referencias bibliográficas:

• Balocchi, E., Modak, B., Martínez, M., Padilla, K., Reyes, F. y Garritz, A. (Enero de 2006). Aprendizaje cooperativo del concepto ‘cantidad de sustancia’ con base en la teoría atómica de Dalton y la reacción química PARTE III: Concepciones acerca de la ‘cantidad de sustancia’ y su unidad ‘el mol’. Anexo: Cuadernillo ‘Cantidad de sustancia’. CIENCIA PARA NIÑOS Y JÓVENES. Experiencias para la enseñanza de la ciencia en la educación básica y media superior. Educación Química. 17[1]. pp. 10-28. https://andoni.garritz.com/documentos/Balocchi_et_al_parte_III_EQ_2006.pdf
• International Union of Pure and Applied Chemistry – IUPAC. (8 de enero de 2018). A NEW DEFINITION OF THE MOLE HAS ARRIVED. https://iupac.org/new-definition-mole-arrived/
• LATU. (2018). Redefinición del mol. https://www.latu.org.uy/wp/wp-content/uploads/2018/05/Redefinici%C3%B3n-del-mol.pdf
• Saravia, G., Segurola, B., Franco, M. y Nassi, M. (2012). Todo se transforma. Química- 4º Año (1º BD). Contexto.
• Sistema Internacional de Unidades. (19 de octubre de 2022). En Wikipedia. https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sistema_Internacional_de_Unidades&oldid=146743998

Videos y sitios:

• TED-Ed. (11 de septiembre de 2012). How big is a mole? (Not the animal, the other one.) - Daniel Dulek. [Archivo de Video]. Youtube. https://youtu.be/TEl4jeETVmg

Imágenes:

• De fondo: Becher con una mole di diverse sostanze. Autor: GloriaBo. Licencia: CC BY-SA 4.0.
• S.I. Autor: Randomwangran. Licencia: CC BY-SA 4.0.
• Balanza 1. Autora: Anarella Gatto. Licencia: CC BY-SA 4.0.
• Balanza 2. Autora: Anarella Gatto. Licencia: CC BY-SA 4.0.