Volumen molar

En el área de la química, es muy importante conocer el volumen que ocupan las sustancias utilizadas para experimentos científicos que ameriten extrema precisión. Siendo el mol una de las siete unidades de medida de las magnitudes físicas fundamentales del Sistema Internacional de Unidades (SI), es necesario conocer el volumen que ocupa un mol de una sustancia para poder trabajar con ella en el campo de la química. En el caso particular de los gases moleculares, un mol contiene el valor del número Avogadro (N_a) y cumpliendo con la ley de Avogadro, si un gas ideal se encuentra en medio de las mismas condiciones de presión y temperatura, el volumen molar de este gas será igual al de otro gas ideal con las mismas condiciones.

• Simbolo: V_m
• Unidad: L/mol

¿Qué es el volumen molar?

El volumen molar es el espacio ocupado por un mol de una sustancia. Este término es utilizado en el campo de la química para determinar en el volumen molecular reflejado en metros cúbicos por mol (m³ x mol^-1). Un mol es la unidad contemplada por el Sistema Internacional de Unidades que permite medir y expresar a una determinada cantidad de sustancia. El volumen molar de un gas ideal en condiciones normales (1 atmósfera de presión y 0°C de temperatura) es igual a 22,4 litros/mol. El volumen molar puede ser calculado en sustancias en estados líquidos, sólidos y gaseosos.

Es importante mencionar que existe una ley que determina cuales son los gases ideales o perfectos y los gases ordinarios o imperfectos en los que no se cumple el valor del volumen molar igual a 22,4 litros. Para las demás sustancias en estado sólido o líquido, el volumen molar es diferente y menor a las sustancias gaseosas.

Para qué se usa el volumen molar

Sirve para conocer el volumen que ocupa una sustancia en un espacio determinado. Esta sustancia puede estar en estado gaseoso, líquido o sólido.

Símbolo

El símbolo del volumen molar es V_m

Fórmula del volumen molar

La fórmula química para calcular el Volumen es V= M/D. En el caso del volumen molar hay que tomar en cuenta si estas sustancias son mezclas de elementos gaseosos o no gaseosos.

En sustancias gaseosas la formula es V_m= V/N. Donde V es el Volumen y N es igual al número mol /gramo.

Es importante recordar que para calcular N la fórmula es N= m/M. Donde m es igual al peso de la muestra y M es su masa molecular. Otra forma de calcular N es con la fórmula N= n° de moléculas / N_a. Donde N_a es el número Avogadro que es igual a 6,02 x 10²³

En mezclas o sustancias no gaseosas se calculan con la fórmula de V_m= M (masa expresada en moles) / D (densidad expresada en cm³)

Ejemplos

A continuación se presentarán algunos ejemplos del volumen molar del gas, el etanol y el oxígeno.

Ejemplo 1: El volumen molar del gas

Al determinar el volumen molar de un gas es importante saber si son “ideales o perfectos” o si son gases ordinarios no perfectos.

Los gases ideales – según la ley Avogadro – en condiciones normales de presión (10^5 pascales) y temperatura (273,15 K = 0 °C) es de 22,4 litros. Este valor es el volumen molar normal de un gas.

Existe una ley de gases ideales que permite reconocer este tipo de gas.

En el caso de los gases ordinarios o no perfectos, su volumen molar se aparta levemente de valor de los gases ideales. Este es el caso de gases como: el dióxido de azufre (SO₂) que tiene un volumen molar de 21,9 L o del dióxido de carbono (CO₂) con un valor de 22,3L

Ejemplo 2: volumen molar del etanol

El etanol (CH₃-CH₂-OH) es una sustancia que tiene una masa molar de 46,07 g/mol y una densidad de 0,789 g/cm³. Esta sustancia está formada por Hidrógeno (H) Carbono (C) y Oxigeno (O).

La fórmula para sustancias es masa / densidad. En este sentido, para conocer el volumen molar del Etano se aplica esta fórmula con los valores del etanol.

Vm= 46,07 g/mol / 0,789 g/cm³

Vm= 59.188 cm³ / mol

Ejemplo 3: volumen molar del oxígeno

El Oxigeno es considerado un gas ideal y por esta razón su volumen molar en condiciones normales es de 22,4 L por mol. Esto quiere decir que si se desea calcular cuál es su volumen exacto en una cantidad X de litros de oxígeno, se debe aplicar una regla de tres como la siguiente:

1Mol —————— 22,4L

X ——————-Nº de litros de Oxigeno que se tiene.