Conceptos Clave de Química: Moles, Masa Molecular y Reacciones

Teoría: Cambios Físicos y Químicos

Se distinguen dos tipos de cambios en la materia:

• Cambio Físico: Es un proceso en el que no varía la composición molecular de la sustancia. La molécula sigue siendo la misma. Ejemplo: romper un vaso.
• Cambio Químico: Es un proceso en el que sí varía la composición molecular, transformándose en nuevas sustancias. Ejemplo: la oxidación del hierro.

Cálculo de la Masa Molecular (Mr)

Para calcular la masa molecular de un compuesto, se deben sumar las masas atómicas (Ar) de todos los átomos que forman su molécula. Para ello, se multiplica la masa atómica de cada elemento por el número de veces que aparece en la fórmula (su subíndice).

Ajuste o Balanceo de Ecuaciones Químicas

Ajustar una reacción química consiste en colocar coeficientes estequiométricos (números) delante de las fórmulas de los reactivos y productos para que el número de átomos de cada elemento sea el mismo en ambos lados de la ecuación, cumpliendo así la Ley de Conservación de la Masa.

Ejemplo de ajuste:

Reacción sin ajustar: CuO + C → Cu + CO₂

Reacción ajustada: 2CuO + C → 2Cu + CO₂

Nota: Los signos "+" separan las diferentes sustancias (reactivos o productos).

Cálculos Estequiométricos Básicos

Cálculo de Moléculas a partir de Moles

Para calcular el número de moléculas en una cantidad determinada de moles, se utiliza el Número de Avogadro (6,022 x 10²³ moléculas/mol).

Ejemplo:

Calcular el número de moléculas en 4,5 moles de agua (H₂O).

4,5 moles H₂O × (6,022 × 1023 moléculas / 1 mol) = 2,71 × 1024 moléculas de H₂O

Cálculo de Moles a partir de Átomos o Moléculas

Es la operación inversa a la anterior. Se divide el número de partículas (átomos o moléculas) entre el Número de Avogadro.

Ejemplo:

Calcular cuántos moles son 4,9 × 10²⁵ átomos de Hierro (Fe).

4,9 × 1025 átomos Fe × (1 mol / 6,022 × 1023 átomos) = 81,37 moles de Fe

Cálculo de Gramos a partir de Moles

Para convertir moles a gramos, se multiplica el número de moles por la masa molar del elemento o compuesto (expresada en g/mol).

Ejemplo:

Calcular los gramos de 5 moles de Nitrógeno atómico (N), sabiendo que su masa atómica Ar(N) = 14 u.

Masa molar del N = 14 g/mol

5 moles N × (14 g / 1 mol) = 70 g de N

Cálculo de Moles a partir de Gramos

Para convertir gramos a moles, se dividen los gramos de la sustancia entre su masa molar.

Ejemplo:

Calcular los moles en 30 gramos de ácido nítrico (HNO₃).

Paso 1: Calcular la masa molecular (Mr) de HNO₃.

• Masa atómica del H = 1 u
• Masa atómica del N = 14 u
• Masa atómica del O = 16 u

Mr(HNO₃) = 1 + 14 + (16 × 3) = 63 u

La masa molar es, por tanto, 63 g/mol.

Paso 2: Convertir los gramos a moles.

30 g HNO₃ × (1 mol / 63 g) = 0,476 moles de HNO₃