Masa atómica y masa molecular
Cuando llenas un vaso con agua de la llave después de un partido de béisbol, ¿cuántos átomos hay ahí? Tantos que no alcanzan los números para imaginarlos. Un átomo pesa tan poquito que ninguna balanza de la cocina ni del laboratorio del liceo lo detecta, así que en química se usa una unidad hecha a su medida.
Masa atómica: cuánto pesa un átomo
Si intentas pesar una mota de polvo en una balanza de cocina, marca cero. Pero si comparas dos objetos diminutos entre sí, sí puedes 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? Busca en la tabla periódica la masa atómica del carbono y la del oxígeno, y di cuál de los dos átomos…
¿Qué es la masa atómica de un elemento y en qué unidad se mide? Busca en la tabla periódica la masa atómica del carbono y la del oxígeno, y di 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 unes 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 $16\ \text{u}$, calcula 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 $16\ \text{u}$, calcula la masa molecular del $\text{O}_2$.
La figura muestra el modelo de una molécula de agua. Calcula 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.
Calcula 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. Calcula 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.
Calcula su masa molecular (masas atómicas: $\text{C} = 12\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).
Explica con tus palabras la diferencia entre masa atómica y masa molecular, y pon un ejemplo de cada una.
Explica con tus palabras la diferencia entre masa atómica y masa molecular, y pon 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 le echamos a la comida es $\text{NaCl}$. Calcula su masa molecular (masas atómicas: $\text{Na} = 23\ \text{u}$; $\text{Cl} = 35,5\ \text{u}$).
La sal que le echamos a la comida es $\text{NaCl}$. Calcula 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. Calcula 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.
Calcula 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 tus músculos cuando haces deporte. Calcula su masa molecular (masas atómicas:…
La glucosa, $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$, es el azúcar que usan tus músculos cuando haces deporte. Calcula 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. Calcula 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. Calcula 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. Calcula 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.
Calcula 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 sabes calcular masas moleculares, así que puedes 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 conoces 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. Calcula su masa molecular (masa atómica:…
El gas nitrógeno, $\text{N}_2$, se usa para llenar las bolsas de papitas fritas y conservarlas crujientes. Calcula 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) Calcula 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) Calcula 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 $16\ \text{u}$. Observa 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 $16\ \text{u}$. Observa el modelo de la figura.
Sin mirar la tabla periódica, deduce cuál es la masa atómica del carbono y explica cómo lo hiciste.
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?
Ordena 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:…
Ordena 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:
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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) Calcula 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) Calcula qué porcentaje de la masa corresponde al calcio ($40\ \text{u}$).
- b) Haz lo mismo para el carbono ($12\ \text{u}$) y para el oxígeno (tres átomos de $16\ \text{u}$ en total).
- c) Comprueba 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) Calcula 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) Calcula 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) Explica por qué los dos porcentajes deben sumar exactamente $100\ \%$.
La masa atómica del cloro que aparece en la tabla es $35,5\ \text{u}$, pero ningún átomo de cloro pesa exactamente eso: unos átomos de cloro pesan $35\ \text{u}$ y otros…
La masa atómica del cloro que aparece en la tabla es $35,5\ \text{u}$, pero ningún átomo de cloro pesa exactamente eso: unos átomos de cloro pesan $35\ \text{u}$ y otros pesan $37\ \text{u}$ (son los llamados isótopos). La figura representa los dos tipos de átomos.
- a) Explica con tus palabras cómo es posible que la masa atómica de la tabla sea $35,5\ \text{u}$.
- b) Razona cuál de los dos tipos de átomos de cloro será más abundante en la naturaleza.
Del dato a la sustancia: elemento desconocido y nombre de la sal
Si conoces la masa molecular de un compuesto y las masas de todos sus átomos menos uno, puedes descubrir el que falta y, con la tabla periódica, identificar el elemento.
Para nombrar una sal sencilla de un metal con cloro se escribe «cloruro de» y el nombre del metal: $\text{NaCl}$ es cloruro de sodio, $\text{KCl}$ es cloruro de potasio y $\text{MgCl}_2$ es cloruro de magnesio. Si el metal puede tener varios números de oxidación, se agrega entre paréntesis un número romano, como en cloruro de hierro(III). La nomenclatura completa se ve en otro apartado.
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) Haz la misma cuenta con el oxígeno ($32\ \text{u}$). ¿Sale un número entero? Explica qué significa que no salga exacto.
El aire es, aproximadamente, un $80\ \%$ de nitrógeno $\text{N}2$ ($28\ \text{u}$) y un $20\ \%$ de oxígeno $\text{O}2$ ($32\ \text{u}$). La figura representa una…
El aire es, aproximadamente, un $80\ \%$ de nitrógeno $\text{N}_2$ ($28\ \text{u}$) y un $20\ \%$ de oxígeno $\text{O}_2$ ($32\ \text{u}$). La figura representa una muestra de aire.
- a) Calcula la masa molecular media del aire. Pista: pondera cada masa según su porcentaje.
- b) ¿Pesa una molécula de $\text{CO}_2$ ($44\ \text{u}$) más o menos que una molécula «media» de aire?
- c) Usa el resultado para razonar por qué, en una habitación cerrada y sin corrientes de aire donde se desprende $\text{CO}_2$ (por ejemplo, una bodega en la que fermenta mosto), ese gas tiende a acumularse cerca del suelo.
Compara 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…
Compara 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) Explica el procedimiento que seguiste 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) Calcula 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? Justifícalo.
Vuelve 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.