Gramo por mol
Para tomar 6,022·10²³ moléculas de agua, el químico no las cuenta. Pesa 18,015 g. Ese número es la masa molar: cuántos gramos pesa un mol de una sustancia. La de la sal es 58,44 g/mol, la del azúcar 342,3 y la de la hemoglobina, unos 64 500.
La masa molar se obtiene sumando las masas atómicas según la fórmula de la molécula. Las masas atómicas se miden con un espectrómetro de masas: un imán separa los iones por su masa, y los más pesados describen un arco más abierto. La unidad del SI es el kg/mol, pero en los laboratorios se escribe g/mol. Así el número coincide con la masa de la molécula en daltons.
| Notación | g/mol · en el SI kg/mol |
| Definición | M = m / n — la masa de una sustancia dividida entre su cantidad de sustancia |
| Valores de referencia | M(¹²C) = 12,000 000 012 6 g/mol · M_u = 1,000 000 001 05 g/mol |
| Introducida | pesos atómicos en gramos — desde el siglo XIX · kg/mol — desde la entrada del mol en el SI, 1971 |
| Normas | ISO 80000-9 · IUPAC Green Book · CIAAW 2021 |
| Valores típicos | 18,015 g/mol — agua · 180,16 — glucosa · 64 500 — hemoglobina |
01 · Definición
La masa de un mol
Tome una sustancia y divida su masa entre la cantidad de sustancia en moles. Obtendrá la masa molar M. En una sustancia pura es constante. 9 g de agua son 0,5 mol, 36 g son 2 mol, y el cociente siempre es 18,015 g/mol.
Se calcula con la fórmula de la molécula. La masa atómica de cada elemento se toma de la tabla de la IUPAC, se multiplica por el número de átomos y se suma todo. Las masas atómicas son promedios sobre la mezcla natural de isótopos. Por eso el cloro tiene 35,45 y no un número entero.
Arme una molécula y pese un mol
Las bolas son los átomos de la molécula; su tamaño crece con la masa atómica. La franja de abajo muestra la misma masa por partes: qué fracción de la masa molar corresponde a cada elemento. Negro, carbono; azul, hidrógeno; verde, nitrógeno; carmesí, oxígeno; gris, cloro.
Qué entra en el espectrómetro
Cada celda contiene la fórmula esquelética de una sustancia del experimento. Los vértices y los extremos de las líneas son átomos de carbono, los hidrógenos unidos a ellos no se dibujan y una línea doble es un enlace doble. El nitrógeno va marcado en verde y el oxígeno en carmesí. El número verde bajo la fórmula es la masa molar en g/mol. En el centro está la cafeína: una chispa azul recorre sus anillos.
El imán separa los iones por su masa
En el centro, un espectrómetro de masas en corte. El vapor de la sustancia entra en la fuente, un filamento incandescente arranca electrones a las moléculas y la tensión U acelera los iones. En el campo magnético B el ion describe un arco de radio r = √(2mU/e) / B: cuanto más pesado, más abierto es el arco. Las líneas discontinuas azules son haces de iones de distinta masa; su brillo indica la proporción de esas moléculas en la naturaleza. La separación entre los haces está ampliada 8 veces en el dibujo; si no, las masas vecinas se fundirían en un solo arco. Solo entra por la rendija del colector el haz cuyo radio es exactamente 200 mm, y el colector se enciende en carmesí. El campo cambia despacio, y la pantalla de la derecha registra el espectro con una línea carmesí; la raya azul es la masa que está ahora en la rendija. Bajo la pantalla hay una balanza: sobre ella se coloca exactamente un mol de la sustancia. El panel de la izquierda muestra la masa molar y el modo del aparato. Un clic en el espectrómetro pone el campo en el pico más alto; un clic en la balanza coloca un mol. Si no se toca nada durante 20 s, los experimentos siguen solos.
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02 · Conversión
| {n} | {v} | {note} |
El dalton y el g/mol dan el mismo número, pero son magnitudes distintas. El dalton es la masa de una molécula; el g/mol, la masa de un mol. Desde 2019 los números ya no coinciden exactamente: según CODATA 2022 difieren en 1,05·10⁻⁹, algo muy por debajo de lo que detecta cualquier balanza.
En las tablas de ingeniería aparecen el kg/kmol y el lb/lb-mol. Su número es el mismo que en g/mol: el kilomol es mil veces mayor que el mol, y el kilogramo también. Una libra-mol son 453,59 mol.
03 · Órdenes de magnitud
04 · Instrumentos de medida
05 · Reglas de escritura
06 · Unidades vecinas
07 · Sección histórica
La masa atómica de un elemento depende de dónde se tomó la muestra. El hidrógeno del agua de mar y el del gas natural contienen distinta proporción de deuterio. Por eso la CIAAW da para el hidrógeno un intervalo, 1,007 84–1,008 11, y en los cálculos se usa el valor convencional 1,008. Por ello la masa molar del agua solo es exacta hasta la quinta cifra.
La propia escala se apoya en el carbono 12. Hasta 2019, M(¹²C) valía exactamente 12 g/mol por definición. Desde que el mol se define mediante el número de Avogadro, se mide: según CODATA 2022 es 12,000 000 012 6 g/mol, con una incertidumbre de 3,7·10⁻⁹ g/mol. Un químico no notará la diferencia.
Catálogo de magnitudes
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Una gota de ácido cambia el color del jugo, la sal tiñe la llama, el agua se congela con un golpe. Debajo, todas las fichas de Simetrium, por disciplina y por orden alfabético.
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