masa molecular y mol

MASA MOLECULAR Y MOL

Al aumentar el número de moléculas aumentara el numero de partículas que chocan por segundo, y, por lo tanto la presión del gas será mayor.

 “A mayor numero de moléculas, mayor presión”.

En este caso es necesario considerar la igualdad entre el número de moléculas en vez del número de gramos cuando se trabaja con distintos tipos de gas, por ejemplo, existen más moléculas en 6 gr de H₂ que en 6 gr de O₂. Para ello debemos desarrollar métodos para relacionar la cantidad de gas (gr) con el número de moléculas presentes.

Para lograrlo debemos considerar la masa atómica la cual se define como: “la masa atómica de un elemento es la masa de un átomo de dicho elemento comparado con la masa de un átomo de carbono tomado como 12 unidades de masa atómica (uma).

Como ya todos sabemos, una molécula es una combinación química de 2 o más átomos. “la masa molecular (M) es la suma de las masas atómicas de todos los átomos que componen la molécula

Por ejemplo: Una molécula de oxigeno (O₂) contiene dos átomos de oxigeno, su masa atómica equivale a 16, para calcular su masa molecular simplemente se multiplica el número de átomos que tiene la molécula por su valor de masa atómica:

O₂: 2 x 16= 32 uma.

Al trabajar con gases tiene más sentido considerar la cantidad de sustancia en términos del número de moléculas presentes. Para facilidad de esto se creó una unidad de medida llamada mol. “un mol es la cantidad de medida de una sustancia que contiene el mismo número de partículas que el numero de átomos que hay en 12g de carbono 12”, es decir, un mol debe ser igual a 12g. “Una mol es la masa en gramos numéricamente igual a la masa molecular de una sustancia”.

Por ejemplo, la masa molecular del O₂ es de 32 uma y 1mol de O₂ es de 32g

Y para calcular el número de moléculas existentes en 1 mol de tal sustancia debemos considerar el Numero de Avogadro que equivale a 6.023 x 10²³ moléculas/mol.

La forma más sencilla de determinar el número de moles (n) contenidas en un gas es dividiendo su masa (m) entre su masa molecular (M), por tanto: n= m/M.

Ejemplo:

Una molecula de (O2) contiene dos atomos de oxigeno, su masa molecular es de 16 u * 2 =32u. una molecula de dióxido de carbono (CO2) contiene un atomo de carbono y dos atomos de oxigeno; por lo tanto la masa molecular del CO2 es de 44 u:

1C = 1x12=12 u

2O = 2x16=32 u

         CO2= 44 u

LEY DEL GAS IDEAL

Retomando un poco el tema de la ley general de los gases con la formula P₁V₁/m₁T₁ = P₂V₂/m₂T₂, uno de los pasos para obtener la ley del gas ideal sería sustituir el numero de moles (n) por la masa (m), es decir, P₁V₁/n₁T₁=P₂V₂/n₂T₂. Esta fórmula sirve para cuando se conocen los parámetros de sus estados inicial y final.

Cuando se desconocen algunos de estos parámetros se tiene una ecuación alternativa PV/nT= R donde R se conoce como constante universal de los gases. En unidades del SI su valor es

R=o.o821 L*atm/mol*K= 1.99 cal/mol*K.

 

*La ecuación PV/nT= R se conoce como ley de los gases ideales y generalmente se expresa PV=nRT

Ejemplo:

¿Cuántos gramos de oxigeno ocuparan un volumen de 1.6m3 a una presión de 200 KPa y a una temperatura de 27° C?

Se necesitara determinar la masa molecular del oxigeno que es diatomico, es decir cada molecula contiene dos atomos de oxigeno. Por tanto hay 32 g/mol ( M= 16u + 16u=32), usando la ley del gas ideal, podemos determinar la masa directamente a partir de la ecuación.

SOLUCIÓN

La temperatura absoluta es de (27 +273) o 300K. al sustituir se obtiene

PV=m/M(RT)        O      m=MPV/ RT

.m= (32g/mol)(200*10³  Pa)(1.6 m³) / (8.1314 J/mol*K)(300K)= 4110 g