Masa, moles y partículas: el triángulo de conversión
Objetivo. Convertir masa en moles usando la masa molar. Convertir moles en partículas. Resolver conversiones encadenadas de masa a partículas.
para partir
La NASA estima que la Vía Láctea tiene entre 100 y 400 mil millones de estrellas. Un vaso con 250 mililitros de agua contiene alrededor de 8 × 10²⁴ moléculas, billones de veces más que todas esas estrellas juntas, y lo único que hace falta para contarlas es poner el vaso en una balanza. Hoy aprendemos ese camino: de lo que se pesa a lo que se cuenta.
Ya tienes las dos piezas. La masa molar es la suma de las masas atómicas de la fórmula, expresada en g/mol, y el número de Avogadro es el contador que convierte moles en partículas. Hoy las unimos en un solo camino.
Antes de empezar, calcula mentalmente y anota:
- ¿Cuánto pesa un mol de agua (H₂O)? Usa H = 1 y O = 16.
- ¿Cuántos moles hay en 36 g de agua?
La masa molar es el puente
La masa molar (M) de una sustancia es cuánto pesa un mol de ella, en gramos por mol. Se calcula sumando las masas atómicas de todos los átomos de la fórmula.
| Sustancia | Cálculo | Masa molar |
|---|---|---|
| H₂O | 2(1) + 16 | 18 g/mol |
| CO₂ | 12 + 2(16) | 44 g/mol |
| NaCl | 23 + 35,5 | 58,5 g/mol |
| H₂SO₄ | 2(1) + 32 + 4(16) | 98 g/mol |
Lo importante es cómo se lee ese número. “18 g/mol” significa: en 18 gramos de agua hay exactamente 1 mol de moléculas de agua. Eso es un dato de conversión, igual que “1 kg = 1000 g”.
El triángulo: masa, moles y partículas
Hay tres cantidades y el mol siempre está en el medio. No existe un camino directo entre gramos y partículas: hay que pasar por moles.
Cómo decidir si multiplicas o divides, sin memorizar el esquema: mira si el número debería crecer o achicarse.
- 36 g de agua son pocos moles (2). Vas hacia un número más chico: divides.
- 2 moles de agua son muchísimas moléculas. Vas hacia un número más grande: multiplicas.
Ejemplo resuelto — ¿Cuántos moles hay en 88 g de CO₂? (C = 12; O = 16)
- Calcula la masa molar del CO₂: 12 + 2(16) = 44 g/mol.
- Identifica la dirección: vas de masa a moles, así que divides por la masa molar.
- Divide: 88 g ÷ 44 g/mol = 2 mol.
- Verifica las unidades: g ÷ (g/mol) = mol. Cuadra.
- Verifica el sentido: 88 g es el doble de 44 g, que es lo que pesa un mol. Dos moles tiene sentido.
Resultado: 88 g de CO₂ equivalen a 2 mol de CO₂.
Ejemplo resuelto — Conversión encadenada. ¿Cuántas moléculas hay en 9 g de agua? (H = 1; O = 16)
- Masa molar del H₂O: 2(1) + 16 = 18 g/mol.
- Primer paso, masa → moles: 9 g ÷ 18 g/mol = 0,5 mol.
- Segundo paso, moles → partículas: 0,5 × 6,022 × 10²³ = 3,011 × 10²³ moléculas.
- Verifica: 9 g es la mitad de 18 g, así que medio mol; y medio mol es la mitad del número de Avogadro. Consistente.
Resultado: 9 g de agua contienen 3,011 × 10²³ moléculas de H₂O.
Ejemplo con fading — ¿Qué masa tienen 1,5 × 10²⁴ átomos de sodio? (Na = 23). El primer paso ya está planteado; sigue tú.
- Partículas → moles: 1,5 × 10²⁴ ÷ 6,022 × 10²³ ≈ 2,5 mol.
- Fíjate en la dirección del segundo paso: vas de moles a masa, así que multiplicas por la masa molar.
- Masa molar del Na: 23 g/mol (es un átomo, no una molécula).
- Multiplica: 2,5 mol × 23 g/mol = 57,5 g.
Resultado: 1,5 × 10²⁴ átomos de sodio pesan 57,5 g.
Completa el procedimiento de conversión:
La masa molar se expresa en y se calcula sumando las masas atómicas de la fórmula. Para pasar de gramos a moles se por la masa molar, y para pasar de moles a gramos se . Para ir desde una masa hasta un número de partículas hay que pasar obligatoriamente por los . La masa molar del CO₂, con C igual a 12 y O igual a 16, es g/mol.
¿Cuántos moles hay en 49 g de H₂SO₄? (H = 1; S = 32; O = 16)
Se tienen 3,011 × 10²³ moléculas de CO₂. ¿Qué masa corresponde? (C = 12; O = 16)
Como el hierro (Fe = 56) y el azufre (S = 32) tienen masas molares distintas, 1 mol de Fe contiene más átomos que 1 mol de S.
Un envase de bicarbonato de sodio (NaHCO₃) declara 84 g de contenido. Datos: Na = 23; H = 1; C = 12; O = 16. (1) Calcula la masa molar. (2) ¿Cuántos moles hay en el envase? (3) ¿Cuántas unidades fórmula contiene? (4) ¿Cuántos átomos de oxígeno hay en total en el envase?
síntesis
Para cerrar
Hay tres cantidades y el mol está siempre en el medio. De masa a moles se divide por la masa molar; de moles a partículas se multiplica por el número de Avogadro; y en el sentido contrario, al revés. No existe un factor directo entre gramos y moléculas: siempre son dos pasos. Dos controles que salvan ítems: arrastrar las unidades, para que al final quede la que pedía el enunciado, y mirar el orden de magnitud, porque un resultado absurdo se detecta sin calcular. Con esto ya tienes todo lo necesario para el paso siguiente: usar los coeficientes de una ecuación balanceada como razón entre moles.
Piensa sobre tu aprendizaje
- Vuelve a los dos cálculos del inicio. ¿Te dieron 18 g/mol y 2 moles?
- De los dos factores de conversión (masa molar y número de Avogadro), ¿cuál se te olvida con más facilidad en qué dirección va?
- ¿Qué chequeo vas a usar para darte cuenta de que invertiste una división?
referencias
Bibliografía
- 01Ministerio de Educación de Chile (2019). Programa de Estudio Química, Formación Diferenciada.
- 02Chang, R. & Goldsby, K. (2017). Química (12ª ed.). McGraw-Hill.
- 03Petrucci, R. et al. (2017). Química General (11ª ed.). Pearson.
- 04Khan Academy. Conversiones mol-masa y estequiometría. https://es.khanacademy.org
- 05NASA. How many stars in the Milky Way? Blueshift, Goddard Space Flight Center. https://asd.gsfc.nasa.gov/blueshift/index.php/2015/07/22/how-many-stars-in-the-milky-way/