Cantidad de sustancia: mol

Curso l Física I
Autores l Lorenzo Iparraguirre
ANEXO 1.3:
El mol y la unidad de masa atómica
Cantidad de sustancia: mol
Una manera de definir la cantidad de materia de un sistema es hacerlo es a través del uso de la
unidad llamada “mol”. En el Sistema Internacional de Unidades se define el mol, como la
unidad de “cantidad de sustancia”, y es igual a un número llamado “de Avogadro” de partíc ulas elementales (átomos, moléculas, etc.) constituyentes de una sustancia dada:
1 mol = N A partículas “elementales”
donde N A 6,02201367 × 1023 , es el número de Avogadro. Este número se ha determinado
experimentalmente de manera de que el mol cumpla determinados requisitos que ahora veremos.
Una unidad particular de masa: la uma.
En el dominio atómico es muy importante una unidad de masa que no es SI, pero que e l SI
acepta oficialmente para su uso sobre todo en química, y que se denomina “unidad de masa
atómica”, (“uma”), la cual es aproximadamente igual a la masa del átomo más liviano, es decir, el átomo de hidrógeno.
Como el átomo de hidrógeno está constituido por un protón y un electrón, y la masa de este
último es menos de la milésima parte de la del protón, la cual a su vez es aproximadamente
igual a la del neutrón, resulta que la uma es aproximadamente igual a la masa de cualquier
nucleón, y su definición exacta, por determinadas razones técnicas, según la “International
Union of Pure and Applied Chemistry” (IUPAC) es actualmente la s iguiente:
La unidad de masa atómica (uma), por definición, es exactamente igual a la doceava parte de la masa del isótopo 12 del carbono.
1 uma =
1
× masa de un átomo de 12 C
12
1,6605402 × 10
27
kg.
Podemos ahora enriquecer nuestra descripción inicial del átomo con algunos valores como los
siguientes:
masa del protón
1,00728 uma
masa del neutrón
1,00866 uma
masa del electrón
0,0005486 uma
masa del átomo de H
1,00794 uma
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En función de estos valores se entiende claramente que la masa de cualquier átomo está
prácticamente en su núcleo, y que expresada en umas es aproximadamente igual al número de
sus nucleones, el cual por esta razón se denomina “número másico”, o “número de masa”:
número másico = número de neutrones + número de protones
masa del átomo en umas
Por otra parte, si tratamos de averiguar la masa, en gramos, de 1 mol de partículas cuya masa
sea M umas cada una, obtenemos:
m N A × M × 1,6605402 × 10
27
kg
M × 6,0221367 × 1023 × 1,6605402 × 10
24
g
M × 1,00000 g = M gramos
Este cálculo nos muestra dos cosas importantes:
a)
1 uma = 1 g / N A
b) El número de AVOGADRO que hemos utilizado para definir el mol, se calcula de manera de
cumplir con la siguiente propiedad:
para una sustancia de masa molecular M umas, el mol es la cantidad de M gramos de
esa sustancia.
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