Cómo encontrar la masa molar

La masa molar es una propiedad física de las sustancias. Es muy útil para analizar, comparar y predecir otras propiedades físicas y químicas, como la densidad, el punto de fusión, el punto de ebullición y la cantidad de sustancia que reacciona con otra sustancia en un sistema. Hay más de un método para calcular la masa molar. Algunos de estos métodos incluyen usar la ecuación directa, agregar las masas atómicas de diferentes elementos en un compuesto y usar la elevación del punto de ebullición o la depresión del punto de congelación. Algunos de estos métodos principales se tratarán de manera concisa en este artículo.. 

Áreas clave cubiertas

1. ¿Qué es la masa molar?
      - Definición, Ecuación para Cálculo, Explicación.
2. Cómo encontrar la masa molar
      - Métodos para determinar la masa molar
3.¿Cuál es la importancia de conocer la masa molar de una sustancia?
      - Aplicaciones de la masa molar

Términos clave: Número de Avogadro, Punto de ebullición, Calusius-Clapeyron, Constante crioscópica, Constante ebulliótica, Punto de congelación, Punto de fusión, Molalidad, Masa molar, Peso molecular, Presión osmótica, Masa atómica relativa

¿Qué es la masa molar?

La masa molar es la masa de un mol de una sustancia particular. La unidad más utilizada para la masa molar de una sustancia es gmol^-1. Sin embargo, la unidad SI para masa molar es kgmol.^-1 (o kg / mol). La masa molar se puede calcular utilizando la siguiente ecuación.

Masa molar = masa de la sustancia (Kg) / Cantidad de sustancia (Mol)

Mole o mol es la unidad utilizada para medir la cantidad de una sustancia. Un mol de una sustancia es igual a un número muy grande, 6.023 x 10²³ de átomos (o moléculas) de los que está hecha la sustancia. Este número se llama el número de Avogadro. Es una constante porque no importa cuál sea el tipo de átomo, un mol de ella es igual a esa cantidad de átomos (o moléculas). Por lo tanto, a la masa molar se le puede dar una nueva definición, es decir, masa molar es la masa total de 6.023 x 10²³ átomos (o moléculas) de una sustancia particular. Para evitar confusiones, eche un vistazo al siguiente ejemplo..

• El compuesto A está compuesto de moléculas A.
• El compuesto B está compuesto de moléculas B.
• Un mol de compuesto A está compuesto por 6.023 x 10.²³ de moléculas A.
• Un mol de compuesto B se compone de 6.023 x 10²³ de moléculas B.
• La masa molar del compuesto A es la suma de las masas de 6.023 x 10²³ Una moléculas.
• La masa molar del compuesto B es la suma de las masas de 6.023 x 10²³ Moléculas B.

Ahora podemos aplicar esto para sustancias reales. Un mol de h₂O se compone de 6.023 x 10²³ H₂O moléculas. La masa total de 6.023 x 10.²³ H₂Las moléculas de O son aproximadamente 18 g. Por lo tanto, la masa molar de H₂O es 18 g / mol.

Cómo encontrar la masa molar

La masa molar de una sustancia se puede calcular utilizando varios métodos, tales como:

1. Usando masas atómicas
2. Usando la ecuación para calcular la masa molar
3. Desde la elevación del punto de ebullición.
4. Desde el punto de congelación de la depresión.
5. De la presion osmotica

Estos métodos se discuten en detalle a continuación..

Usando masas atómicas

La masa molar de una molécula se puede determinar utilizando masas atómicas. Esto se puede hacer simplemente mediante la adición de masas molares de cada átomo presente. La masa molar de un elemento se da a continuación..

Masa molar de un elemento = Masa atómica relativa x masa constante molar (g / mol)

La masa atómica relativa es la masa de un átomo en relación con la masa del átomo de carbono 12 y no tiene unidades. Esta relación se puede dar de la siguiente manera.

Peso molecular de A = Masa de una molécula de A / [Masa de un átomo de carbono-12 x (1/12)]

Consideremos los siguientes ejemplos para entender esta técnica. Los siguientes son los cálculos para compuestos con el mismo átomo, combinación de varios átomos diferentes y combinación de un gran número de átomos..

• Misa molar de H₂

o Tipos de átomos presentes = Dos átomos de H
o Masas atómicas relativas = 1.00794 (H)
o Masa molar de cada átomo = 1.00794 g / mol (H)
o Masa molar del compuesto = (2 x 1.00794) g / mol
                                                   = 2.01588 g / mol

• Masa molar de HCl

o Tipos de átomos presentes = Un átomo de H y un átomo de Cl
o Masas atómicas relativas = 1.00794 (H) + 35.453 (Cl)
o Masa molar de cada átomo = 1.00794 g / mol (H) + 35.453 g / mol (Cl)
o Masa molar del compuesto = (1 x 1.00794) + (1 x 35.453) g / mol
                                                   = 36.46094 g / mol

• Masa molar de C₆H₁₂O₆

o Tipos de átomos presentes = 6 átomos de C, 12 átomos de H y 6 átomos de Cl
o Masas atómicas relativas = 12.0107 (C) + 1.00794 (H) + 15.999 (O)
o Masa molar de cada átomo = 12.0107 g / mol + 1.00794 g / mol (H) + 15.999 g / mol (O)
o Masa molar del compuesto = (6 x 12.0107) + (12 x 1.00794) + (6 x 15.999) g / mol
                                                   = 180.15348 g / mol

Usando la ecuación

La masa molar se puede calcular utilizando la ecuación que se da a continuación. Esta ecuación se utiliza para determinar un compuesto desconocido. Considera el siguiente ejemplo.

Masa molar = masa de la sustancia (kg) / Cantidad de sustancia (mol)

• El compuesto D está en una solución. Los detalles se dan a continuación..
  • El compuesto D es una base fuerte.
  • Puede lanzar una H⁺ ion por molécula.
  • La solución del compuesto D se preparó utilizando 0.599 g de compuesto D.
  • Reacciona con HCl en la proporción de 1: 1.

Entonces, la determinación se puede hacer mediante una titulación ácido-base. Dado que es una base fuerte, valore la solución con un ácido fuerte (Ex: HCl, 1,0 mol / L) en presencia de un indicador de fenolftaleína. El cambio de color indica el punto final (Ej .: cuando se agregan 15.00 ml de HCl) de la titulación y ahora todas las moléculas de la base desconocida se titulan con el ácido agregado. Entonces la masa molar del compuesto desconocido se puede determinar de la siguiente manera.

o La cantidad de ácido reaccionado = 1.0 mol / L x 15.00 x 10-3 L
                                                                          = 1.5 x 10-2 mol
o Por lo tanto, la cantidad de base reaccionada = 1.5 x 10-2 mol
o La masa molar del compuesto D = 0.599 g / 1.5 x 10-2 mol
                                                                          = 39.933 g / mol
o Entonces el compuesto D desconocido se puede predecir como NaOH. (Pero para confirmar esto, debemos hacer un análisis más detallado).

Desde la elevación del punto de ebullición

La elevación del punto de ebullición es el fenómeno que describe que la adición de un compuesto a un solvente puro aumentaría el punto de ebullición de esa mezcla a un punto de ebullición más alto que el del solvente puro. Por lo tanto, la masa molar de ese compuesto agregado se puede encontrar usando la diferencia de temperatura entre dos puntos de ebullición. Si el punto de ebullición del disolvente puro es T_solvente y el punto de ebullición de la solución (con el compuesto agregado) es T_solución, La diferencia entre dos puntos de ebullición se puede dar a continuación..

ΔT = T_solución - T_solvente

Con el uso de la relación de Clausius-Clapeyron y la ley de Raoult, podemos obtener una relación entre ΔT y la molalidad de la solución.. 

ΔT = K_segundo . METRO

Donde k_segundo es una constante ebullioscópica y depende solo de las propiedades del solvente y M es la molalidad

De la ecuación anterior, podemos obtener un valor para la molalidad de la solución. Como se conoce la cantidad de disolvente utilizado para la preparación de esta solución, podemos encontrar el valor para los moles del compuesto agregado..

Molalidad = Moles de compuesto agregado (mol) / Masa de solvente puro utilizado (kg)

Ahora que conocemos los moles de compuesto en la solución y la masa del compuesto agregado, podemos determinar la masa molar del compuesto..

Masa molar = masa del compuesto (g) / moles del compuesto (mol)

Figura 01: Elevación del punto de ebullición y depresión del punto de congelación

Desde la depresión del punto de congelación

La depresión del punto de congelación es lo opuesto a la elevación del punto de ebullición. Algunas veces, cuando se agrega un compuesto a un solvente, el punto de congelación de la solución se reduce al del solvente puro. Entonces las ecuaciones anteriores están un poco modificadas..

ΔT = T_solución - T_solvente

El valor de ΔT es un valor negativo porque el punto de ebullición ahora es más bajo que el valor inicial. La molalidad de la solución se puede obtener igual que en el método de elevación del punto de ebullición.

ΔT = K_F . METRO

Aquí, la K_F  Es conocida como la constante crioscópica. Depende solo de las propiedades del solvente..

El resto de los cálculos son los mismos que en el método de elevación del punto de ebullición. Aquí, los moles del compuesto agregado también se pueden calcular utilizando la siguiente ecuación.

Molalidad = Moles de compuesto (mol) / Masa del disolvente utilizado (kg)

Luego, la masa molar se puede calcular utilizando el valor de los moles del compuesto agregado y la masa del compuesto agregado.

Masa molar = masa del compuesto (g) / moles del compuesto (mol)

De la presión osmótica

La presión osmótica es la presión que se necesita aplicar para evitar que un solvente puro pase a una solución dada por ósmosis. La presión osmótica se puede dar en la siguiente ecuación.

∏ = MRT

Donde, ∏ es la presión osmótica,
             M es la molaridad de la solución.
             R es la constante de gas universal
             T es la temperatura

La molaridad de la solución viene dada por la siguiente ecuación.

Molaridad = Moles de compuesto (mol) / Volumen de solución (L)

El volumen de la solución se puede medir y la molaridad se puede calcular como se indicó anteriormente. Por lo tanto, los moles del compuesto en la solución se pueden medir. Entonces se puede determinar la masa molar..

Masa molar = masa del compuesto (g) / moles del compuesto (mol)

¿Cuál es la importancia de conocer la masa molar de una sustancia?

• Se pueden usar masas molares de diferentes compuestos para comparar los puntos de fusión y los puntos de ebullición de esos compuestos..
• La masa molar se utiliza para determinar los porcentajes de masa de los átomos presentes en un compuesto.
• La masa molar es muy importante en las reacciones químicas para descubrir las cantidades de un reactivo determinado que ha reaccionado o para encontrar la cantidad de producto que se puede obtener..
• Conocer las masas molares es muy importante antes de diseñar una configuración experimental.

Resumen

Hay varios métodos para calcular la masa molar de un compuesto dado. La forma más fácil entre ellas es la adición de masas molares de elementos presentes en ese compuesto.

Referencias:

1. "Mole". Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 24 de abril de 2017. Web. Disponible aquí. 22 de junio de 2017. 
2. Helmenstine, Anne Marie. "Cómo calcular la masa molar". ThoughtCo. N.p., n.d. Web. Disponible aquí. 22 de junio de 2017.
3. Robinson, Bill. "Determinación de la masa molar". Chem.purdue.edu. N.p., n.d. Web. Disponible aquí. 22 de junio de 2017.
4. “Depresión del punto de congelación”. Química LibreTextos. Libretexts, 21 de julio de 2016. Web. Disponible aquí 22 de junio de 2017. 

Imagen de cortesía:

1. "Depresión del punto de congelación y elevación del punto de ebullición" Por Tomas er - Trabajo propio (CC BY-SA 3.0) a través de Commons Wikimedia