Masa molar

En el campo de la química, es importante conocer la masa molar de los elementos con los que se van trabajar en experimentos para tener la medida del peso exacto de la materia presente en el o los cuerpos que van a interactuar en la investigación. La masa molar está vinculada con el peso de entidades como átomos, moléculas, iones, etc., de cada elemento. Todos los elementos tienen una masa molar distinta debido a que sus átomos tienen un número diferente de protones, electrones y neutrones, lo cual repercute en sus masas atómicas. Para calcular la masa molar es necesario hacer uso de la tabla periódica de elementos.

• Simbolo: M
• Unidad: kg/mol y g/mol

¿Qué es la masa molar?

La masa molar es la relación que existe entre la masa de una sustancia y el número de partículas que lo componen. Ésta es expresada en kilogramos por mol pero es más común verla presentada gramos por mol (g/mol). Su cálculo es de mucha importancia en el campo de la química para el desarrollo de experimentos con elementos, compuestos o mezclas de distintas sustancias.

Para qué se usa la masa molar

Conocer la masa molar nos permite: calcular la cantidad específica de una sustancia; analizar los resultados de los experimentos; calcular el porcentaje en masa y entender las masas molares precisas de moléculas complejas sin experimentar directamente con ellas.

Símbolo de la masa molar

El símbolo de la masa molar es M. Es importante no confundirlo con el símbolo de la masa molecular que es m.

Unidades de la masa molar

Su unidad de medida según el sistema internacional es Kilogramo por mol (kg/mol o kg x mol^-1), pero casi siempre se expresa en gramos por mol (g/mol)

Cómo se calcula la masa molar

La masa molar puede calcularse a partir de las masas atómicas expresadas en la tabla periódica de elementos. Casi nunca es calculada directamente.

Es importante mencionar que el valor constante de un mol es 6,022×10²³ esta constante se denomina número o constante Avogadro.

A continuación presentaremos como se calcula en elementos0, compuestos y mezclas.

En los elementos

La masa molar de un elemento está dado por el peso atómico de cada elemento multiplicado por la constante de la masa molar (6,022 x 10²³). El valor numérico de la masa molecular y la molar son iguales. La diferencia radica en que el valor de la masa atómica es expresado en unidades de masa atómica y la masa molecular hace referencia a una sola molécula; la masa molar corresponde a un mol de moléculas.

Por ejemplo, para calcular la masa molar del hidrógeno primero debemos buscar su masa atómica relativa en la tabla periódica. Ésta es 1,007. La masa molecular del hidrogeno es igual a la masa atómica relativa por el número de gramos /mol, en este caso es dos porque el hidrógeno está compuesto por dos moléculas.La fórmula sería:

• M de H= Masa atómica del hidrogeno g/mol x 2
• M de H= 1,007g/mol x 2
• M de H= 2,014 g/mol (ésta es la masa del hidrogeno en un gramo/mol)

En los compuestos

La masa molar de un compuesto es calculada por la suma de los pesos atómicos estándar de los átomos que forman el mismo multiplicado por la constante de la masa molar (6,002×10²³).

Por ejemplo, para calcular los gramos mol del ácido clorhídrico es necesario conocer los valores de los elementos que conforman este compuesto en la tabla periódica. El ácido clorhídrico está formado por un átomo de hidrógeno y uno de cloro simbolizado así HCL. El valor de la masa atómica relativa del hidrógeno es 1,007 de la del cloro es 35,453 y sus pesos son 1,007 g/mol y 35,453 g/mol. La fórmula sería:

• M de HCL = M de H (1,007g/mol x 1) + M de CL (35,453 g/mol x 1)
• M de HCL = 1,007 g/mol + 35,453 g/mol
• M de HCL =36,460 g/mol (Ésta es la masa del ácido clorhídrico)

En las mezclas

La masa molar de una mezcla es calculada mediante las fracciones molares (Xi) de los compuestos y sus masas molares (Mi) o a partir de la fracción de masa (wi) de los compuestos.

La fórmula para calcular la masa molar de las mezclas es MM = 1/∑ (Xi MMi) 

Por ejemplo, si queremos calcular la masa molar de una mezcla de 181,463 g compuesta por 44,06844 g de etanol, 18,0153 g de agua y 119,38 g de cloroformo.

El primer paso es calcular la fracción de masa de cada una de las sustancias.

La fracción masa de las sustancias se calcula dividiendo la masa de la sustancia entre la masa de la mezcla.

La fórmula sería:

• Fracción de masa del etanol = 44,06844g / 181,463 g = 0,2428
• Fracción de masa del agua = 18,0153 g / 181,463 g = 0,0992
• Fracción de masa del cloroformo = 119,38 g / 181,463 g = 0,6578

El segundo paso es aplicar la fórmula de masa molar promedio utilizando la formula

MM = 1/∑ (Xi MMi)

Donde Xi = fracción de masa de las sustancia y MMi = masa de las sustancias

• MM= 1/( (0,2428/44,6844 g/mol) + (0,0992 / 18,0153 g/mol) + (0,6578 / 119,38) )
• MM = 1/0,0165 g = 60,606 g/mol

Ejemplos

A continuación presentaremos la masa molar de algunos elementos, gases y mezclas.

Ejemplo 1

La fórmula química del propano es C₃H_8:

• M C= 12,011 g/mol x 3 = 36,033
• M H= 1,007 x 8 = 8,056
• M C₃H₈= 36,003 g/mol + 8,056 g/mol
• M C₃H₈= 44,089 g/mol

Ejemplo 2

La fórmula química de azufre es S_16:

• M S= 32,065 g/molx 16
• M S = 513,04 g/mol

Ejemplo 3

La fórmula química del ácido sulfúrico es H₂SO_4:

• M H₂=1.007g/mol x 2 = 2.014 g/mol
• M S =32.066 g/mol x 1=32.066 g/mol
• M O₄= 15.999 g/mol x 4 = 63.997
• M de H₂SO₄ = 2.014 g/mol +32.066 g/mol+ 63.997 g/mol = 98.077 g/mol

Ejemplo 4

La fórmula química del calcio es Ca_20:

• M Ca= 40.078 g/mol x 20 = 801,560 g/mol

Ejemplo 5

La fórmula química del magnesio es Mg 12:

• M Mg = 24.305 g/mol x 12 = 291.659 g/mol

Ejemplo 6

La fórmula química de la glucosa es C₆H₁₂O_6:

• M C= 12.011 g/mol x 6 = 72.066 g/mol
• M H= 1.007 g/mol x 12 = 12.084 g/mol
• M O= 15.999 g/mol x 6 = 95.996g/mol
• M C₆H₁₂O₆= 72.066 g/mol + 12.084 g/mol + 95.996g/mol =180,146

Ejemplo 7

La fórmula química del cobre Cu_29:

• M Cu= 63.546 g/mol x 29 = 1842.834 g/mol

Ejemplo 8

La fórmula química del aluminio es Al_13:

• Al = 67.059 g/mol x 13 = 390.838 g/mol