Definición de Mol

Daniela Nataly Díaz Zepeda
M.C. en Ingeniería y Física Biomédicas

En el sistema internacional de medidas (SI), un mol, representa la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas, iones, electrones), como el número de átomos contenidos en 12 gramos de carbono-12. Este número fue determinado experimentalmente y se conoce como número de Avogadro (N_A), en honor al científico italiano Amedeo Avogadro.

Cuando se intenta cuantificar un compuesto a nivel molecular o atómico se presenta el inconveniente de la escala, pues al tratarse de masas tan pequeñas, es imposible registrar cantidades de esa magnitud o diseñar propiamente una balanza para este uso, incluso con la tecnología actual. Normalmente, cuando se requiere saber la cantidad de una sustancia se parte de muestras macroscópicas, que después se derivan a escalas más pequeñas. Con este propósito, es necesario contar con un factor de conversión basado en una unidad especializada. En la vida cotidiana, esto pasa con los productos que se compran a granel en el supermercado, para alguno de ellos existen unidades predefinidas. Por ejemplo, una docena de huevos, la cual es bien sabido que contiene 12 huevos. Para agrupar a las partículas como átomos y moléculas los químicos usan la unidad conocida como el mol.

A mediados del siglo XIX, Avogadro propuso que volúmenes iguales de diferentes gases, bajo las mismas condiciones termodinámicas, contenían el mismo número de moléculas, su hipótesis fue comprobada más tarde, y fue utilizada para el cálculo de masas moleculares, lo que posteriormente daría pie al concepto de mol.

N_A=6.022×10²³

Tomando la comparativa con la docena, así como una docena de plumas de ave no tiene el mismo peso que una docena de huevos, un mol de azufre, por ejemplo, tendrá diferente peso de un mol de carbono-12, aunque contengan el mismo número de átomos. El peso, dado en gramos, de un mol de cualquier elemento frecuentemente se representa en la tabla periódica como la masa molar (M), por mencionar algunos ejemplos, para el sodio (Na), es de 22.99 g, la del oxígeno (O) es de 15.98 g, mientras que la del hidrógeno (H) es de apenas 1 g.

Relación entre mol y masa atómica de un elemento

A través de la relación matemática que existe entre la masa atómica y un mol de un elemento, es posible calcular el peso de un solo átomo de determinado elemento utilizando también, el número de Avogadro.

El número de moles de un elemento (n) se calcula al dividir la masa (m) que se tiene de dicho elemento, entre la masa molar (M) del mismo, una vez que se obtiene el número de moles se puede calcular el número de átomos simplemente multiplicando esa cantidad por N_A. De manera inversa, si únicamente se cuenta con el número de átomos del elemento (N) como dato, al dividir este valor entre N_A se llega al número de moles (n), si se multiplica n por la masa molar (M) se obtendrá la masa total del elemento contenida en ese número de átomos. Finalmente, al dividir la masa total del elemento (m), entre el número de átomos (N), se obtiene la masa de un sólo átomo.

Relación entre mol y masa molecular de un compuesto

Un mol, como unidad, no sólo aplica para átomos de un solo elemento, también es aplicable a compuestos, en este sentido, la cantidad N_A ya no representará al número de átomos, si no al número de moléculas del compuesto en un mol. Para generar una relación escalable a cantidades macroscópicas se requiere el cálculo de la masa molecular. La masa molecular de un compuesto es la suma de las masas atómicas de los elementos presentes en la molécula. Por ejemplo, la masa molecular del agua (H₂O) se obtiene sumando la masa molar del hidrógeno (H), al doble, ya que la fórmula indica 2 átomos de hidrógeno, más la masa molar del oxígeno (O), dando un total de 18 gramos, esto indica que la masa de un mol de agua pesa 18 gramos, mismos que contienen 6.022×10²³ moléculas de agua.

Otra de las imprescindibles aplicaciones del concepto de mol, es la determinación cuantitativa en reacciones químicas, pues al realizar un balance del número de moles en reactivos y productos, se pueden encontrar las proporciones en las que se combinarán y la cantidad de productos que se obtendrán, todo a nivel macroscópico. Además, a partir de la relación de moles, de determinado compuesto, que se encuentran en una solución acuosa, es posible caracterizar su concentración.

Por: Daniela Nataly Díaz Zepeda. Ingeniera Química, M.C. en Ingeniería y Física Biomédicas. Se desempeña en el estudio y la divulgación científica. Experiencia en el desarrollo de vehículos farmacológicos, y actualmente pertenece al grupo de investigación de biofotónica. Su posgrado le otorgó una formación multidisciplinaria en Física, biología e ingeniería.

Art. actualizado: Sep. 2023; sobre el original de julio, 2017.

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