Masa atómica y masa molecular
Cuando usted llena un vaso con agua de la llave para tomarla después de jugar fútbol, ¿cuántos átomos hay ahí? Tantos que no alcanzan los números para imaginarlos. Un átomo pesa tan poquito que ninguna balanza del mercado ni del laboratorio del colegio lo detecta, así que en química se usa una unidad hecha a su medida.
Masa atómica: cuánto pesa un átomo
Si intenta pesar una mota de polvo en una balanza de cocina, marca cero. Pero si compara dos objetos diminutos entre sí, sí puede saber cuál pesa el doble. Con los átomos se hace igual: se comparan entre sí. ¿Cómo asignamos entonces una masa a cada átomo?
El átomo más ligero, el hidrógeno, sirve de referencia: pesa $1\ \text{u}$. El carbono pesa $12\ \text{u}$, es decir, $12$ veces más; el oxígeno pesa $16\ \text{u}$, $16$ veces más.
¿Qué es la masa atómica de un elemento y en qué unidad se mide? Busque en la tabla periódica la masa atómica del carbono y la del oxígeno, y diga cuál de los dos átomos…
¿Qué es la masa atómica de un elemento y en qué unidad se mide? Busque en la tabla periódica la masa atómica del carbono y la del oxígeno, y diga cuál de los dos átomos pesa más.
Estas son las masas atómicas de cuatro elementos: $\text{H} = 1\ \text{u}$, $\text{C} = 12\ \text{u}$, $\text{N} = 14\ \text{u}$ y $\text{O} = 16\ \text{u}$. a) ¿Cuántas…
Estas son las masas atómicas de cuatro elementos: $\text{H} = 1\ \text{u}$, $\text{C} = 12\ \text{u}$, $\text{N} = 14\ \text{u}$ y $\text{O} = 16\ \text{u}$.
- a) ¿Cuántas veces pesa más un átomo de carbono que uno de hidrógeno?
- b) ¿Y uno de nitrógeno que uno de hidrógeno?
Masa molecular: sumar átomos
Si une tres piezas de un juguete de armar, el bloque completo pesa lo mismo que la suma de sus tres piezas. ¿Pasa igual cuando varios átomos se enlazan para formar una molécula?
El oxígeno que respiramos viaja por el aire formando moléculas de $\text{O}2$. Si la masa atómica del oxígeno es $16\ \text{u}$, calcule la masa molecular del…
El oxígeno que respiramos viaja por el aire formando moléculas de $\text{O}_2$. Si la masa atómica del oxígeno es $16\ \text{u}$, calcule la masa molecular del $\text{O}_2$.
La figura muestra el modelo de una molécula de agua. Calcule la masa molecular del agua, $\text{H}2\text{O}$ (masas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$;…
La figura muestra el modelo de una molécula de agua.
Calcule la masa molecular del agua, $\text{H}_2\text{O}$ (masas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
El gas que forma las burbujas de los refrescos es dióxido de carbono, $\text{CO}2$. La figura muestra su molécula. Calcule su masa molecular (masas atómicas:…
El gas que forma las burbujas de los refrescos es dióxido de carbono, $\text{CO}_2$. La figura muestra su molécula.
Calcule su masa molecular (masas atómicas: $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
Explique con sus palabras la diferencia entre masa atómica y masa molecular, y ponga un ejemplo de cada una.
Explique con sus palabras la diferencia entre masa atómica y masa molecular, y ponga un ejemplo de cada una.
Calculando con subíndices y paréntesis
El subíndice de un elemento dice cuántos átomos de ese elemento hay. Cuando hay un paréntesis con un subíndice fuera, ese número multiplica a todo lo que está dentro.
La sal que echamos a la comida es $\text{NaCl}$. Calcule su masa molecular (masas atómicas: $\text{Na} = 23\ \text{u}$; $\text{Cl} = 35.5\ \text{u}$).
La sal que echamos a la comida es $\text{NaCl}$. Calcule su masa molecular (masas atómicas: $\text{Na} = 23\ \text{u}$; $\text{Cl} = 35.5\ \text{u}$).
Las conchas de los moluscos y la tiza del colegio están hechas de carbonato de calcio, $\text{CaCO}3$. La figura muestra los átomos que lo forman. Calcule su masa…
Las conchas de los moluscos y la tiza del colegio están hechas de carbonato de calcio, $\text{CaCO}_3$. La figura muestra los átomos que lo forman.
Calcule su masa molecular (masas atómicas: $\text{Ca} = 40\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
La glucosa, $\text{C}6\text{H}{12}\text{O}6$, es el azúcar que usan sus músculos cuando hace deporte. Calcule su masa molecular (masas atómicas:…
La glucosa, $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$, es el azúcar que usan sus músculos cuando hace deporte. Calcule su masa molecular (masas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
El ácido sulfúrico, $\text{H}2\text{SO}4$, se usa en las baterías de los carros. Calcule su masa molecular (masas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$;…
El ácido sulfúrico, $\text{H}_2\text{SO}_4$, se usa en las baterías de los carros. Calcule su masa molecular (masas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{S} = 32\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
La cal apagada, que se usa en obras y huertos, tiene fórmula $\text{Ca(OH)}2$. La figura muestra su estructura. Calcule su masa molecular con cuidado: el subíndice $2$…
La cal apagada, que se usa en obras y huertos, tiene fórmula $\text{Ca(OH)}_2$. La figura muestra su estructura.
Calcule su masa molecular con cuidado: el subíndice $2$ de fuera del paréntesis multiplica a todo lo que hay dentro (masas atómicas: $\text{Ca} = 40\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$; $\text{H} = 1\ \text{u}$).
Comparando masas
Ya sabe calcular masas moleculares, así que puede comparar sustancias: cuántas veces pesa más una que otra, o cuál es la más ligera de un grupo.
También sirve para varias moléculas juntas: la masa de $n$ moléculas es $n$ veces la masa de una. Y se puede ir al revés: si conoce la masa molecular y todas las masas atómicas menos una, la que falta es lo que sobra al restar. Si al dividir no da un número entero (por ejemplo $180 / 32 = 5.625$), significa que ningún número entero de esas moléculas pesa exactamente lo mismo que la otra: solo se puede comparar.
El gas nitrógeno, $\text{N}2$, se usa para llenar las bolsas de papitas fritas y conservarlas crujientes. Calcule su masa molecular (masa atómica:…
El gas nitrógeno, $\text{N}_2$, se usa para llenar las bolsas de papitas fritas y conservarlas crujientes. Calcule su masa molecular (masa atómica: $\text{N} = 14\ \text{u}$).
El gas natural de las cocinas es metano, $\text{CH}4$, y el amoniaco de algunos productos de limpieza es $\text{NH}3$. La figura muestra sus moléculas. a) Calcule la…
El gas natural de las cocinas es metano, $\text{CH}_4$, y el amoniaco de algunos productos de limpieza es $\text{NH}_3$. La figura muestra sus moléculas.
- a) Calcule la masa molecular de cada uno.
- b) ¿Cuál de las dos moléculas pesa más?
(Masas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{N} = 14\ \text{u}$.)
La masa molecular del $\text{CO}2$ es $44\ \text{u}$ y la masa atómica del oxígeno es $16\ \text{u}$. Observe el modelo de la figura. Sin mirar la tabla periódica,…
La masa molecular del $\text{CO}_2$ es $44\ \text{u}$ y la masa atómica del oxígeno es $16\ \text{u}$. Observe el modelo de la figura.
Sin mirar la tabla periódica, deduzca cuál es la masa atómica del carbono y explique cómo lo hizo.
Una molécula de oxígeno, $\text{O}2$, pesa $32\ \text{u}$ y una de nitrógeno, $\text{N}2$, pesa $28\ \text{u}$. Una molécula de hidrógeno, $\text{H}2$, pesa solo…
Una molécula de oxígeno, $\text{O}_2$, pesa $32\ \text{u}$ y una de nitrógeno, $\text{N}_2$, pesa $28\ \text{u}$. Una molécula de hidrógeno, $\text{H}_2$, pesa solo $2\ \text{u}$.
- a) ¿Cuántas moléculas de hidrógeno hacen falta, juntas, para pesar lo mismo que una molécula de oxígeno?
- b) ¿Y para pesar lo mismo que una de nitrógeno?
Ordene estas moléculas de menor a mayor masa molecular, calculando antes la masa de cada una: $\text{SO}2$, $\text{O}2$, $\text{CO}2$ y $\text{CH}4$ (masas atómicas:…
Ordene estas moléculas de menor a mayor masa molecular, calculando antes la masa de cada una: $\text{SO}_2$, $\text{O}_2$, $\text{CO}_2$ y $\text{CH}_4$ (masas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$; $\text{S} = 32\ \text{u}$).
Porcentaje de masa y masas promedio
¿Qué parte de la masa de una molécula es de cada elemento? Se calcula con un porcentaje.
Dos ideas más para los ejercicios difíciles:
-
Masa atómica de la tabla con decimales. El cloro tiene átomos de $35\ \text{u}$ y otros de $37\ \text{u}$ (isótopos). El valor de la tabla, $35.5\ \text{u}$, es un promedio según la abundancia de cada tipo: queda más cerca del que es más abundante.
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Masa promedio ponderada. Si una mezcla tiene $80\ \%$ de una molécula de $28\ \text{u}$ y $20\ \%$ de una de $32\ \text{u}$, el promedio es $0.80 \times 28 + 0.20 \times 32$. Si una molécula pesa más que ese promedio, es más pesada que la «media» de la mezcla; un gas formado por moléculas más pesadas que la media tiende a hundirse y acumularse abajo.
La masa molecular del carbonato de calcio, $\text{CaCO}3$, es $100\ \text{u}$. La barra de la figura muestra cómo se reparte esa masa. a) Calcule qué porcentaje de la…
La masa molecular del carbonato de calcio, $\text{CaCO}_3$, es $100\ \text{u}$. La barra de la figura muestra cómo se reparte esa masa.
- a) Calcule qué porcentaje de la masa corresponde al calcio ($40\ \text{u}$).
- b) Haga lo mismo para el carbono ($12\ \text{u}$) y para el oxígeno (tres átomos de $16\ \text{u}$ en total).
- c) Compruebe que los tres porcentajes suman $100\ \%$.
El dióxido de azufre, $\text{SO}2$, lo desprenden los volcanes y también se usa como conservante en los frutos secos. a) Calcule su masa molecular (…
El dióxido de azufre, $\text{SO}_2$, lo desprenden los volcanes y también se usa como conservante en los frutos secos.
- a) Calcule su masa molecular ($\text{S} = 32\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
- b) ¿Qué porcentaje de la masa de la molécula es azufre? ¿Y oxígeno?
- c) Explique por qué los dos porcentajes deben sumar exactamente $100\ \%$.
Del dato a la sustancia: elemento desconocido
Si conoce la masa molecular de un compuesto y las masas de todos sus átomos menos uno, puede descubrir el que falta y, con la tabla periódica, identificar el elemento.
Para nombrar una sal sencilla de un metal y cloro, se escribe «cloruro de» y después el nombre del metal: $\text{MgCl}_2$ es el cloruro de magnesio y $\text{NaCl}$ es el cloruro de sodio. La nomenclatura completa se estudia a fondo en Química de 10.°.
Una sal formada por un metal y cloro tiene fórmula $\text{XCl}2$ y masa molecular $111\ \text{u}$. La figura muestra su modelo. a) Sabiendo que…
Una sal formada por un metal y cloro tiene fórmula $\text{XCl}_2$ y masa molecular $111\ \text{u}$. La figura muestra su modelo.
- a) Sabiendo que $\text{Cl} = 35.5\ \text{u}$, calcula la masa atómica del elemento $\text{X}$.
- b) Búscala en la tabla periódica e identifica el elemento.
- c) Escribe el nombre completo de la sal.
Una molécula de glucosa, $\text{C}6\text{H}{12}\text{O}6$, tiene masa molecular $180\ \text{u}$. a) ¿Cuántas moléculas de agua ($18\ \text{u}$) pesan lo mismo que una…
Una molécula de glucosa, $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$, tiene masa molecular $180\ \text{u}$.
- a) ¿Cuántas moléculas de agua ($18\ \text{u}$) pesan lo mismo que una molécula de glucosa?
- b) ¿Cuántas moléculas de hidrógeno ($2\ \text{u}$)?
- c) Haga la misma cuenta con el oxígeno ($32\ \text{u}$). ¿Sale un número entero? Explique qué significa que no salga exacto.
Compare sin balanza, solo con cálculos: a) ¿Qué pesa más: dos moléculas de agua ($18\ \text{u}$ cada una) o una molécula de oxígeno ($32\ \text{u}$)? b) ¿Y tres…
Compare sin balanza, solo con cálculos:
- a) ¿Qué pesa más: dos moléculas de agua ($18\ \text{u}$ cada una) o una molécula de oxígeno ($32\ \text{u}$)?
- b) ¿Y tres moléculas de nitrógeno ($28\ \text{u}$ cada una) o dos de dióxido de carbono ($44\ \text{u}$ cada una)?
- c) Explique el procedimiento que ha seguido para compararlas.
Dos bolsas cerradas contienen cada una $100$ moléculas: la primera contiene metano, $\text{CH}4$, y la segunda dióxido de azufre, $\text{SO}2$ (masas atómicas:…
Dos bolsas cerradas contienen cada una $100$ moléculas: la primera contiene metano, $\text{CH}_4$, y la segunda dióxido de azufre, $\text{SO}_2$ (masas atómicas: $\text{H} = 1\ \text{u}$; $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$; $\text{S} = 32\ \text{u}$).
- a) Calcule la masa molecular de cada gas.
- b) ¿Cuánto pesa, en $\text{u}$, el contenido de cada bolsa?
- c) ¿Cuántas veces pesa más una bolsa que la otra? Justifíquelo.
Vuelva al principio: en el vaso de agua hay una cantidad enorme de moléculas. No contamos átomos uno por uno ni los pesamos en una balanza; los comparamos con la u y sumamos masas atómicas para conocer la masa de cualquier molécula.