Lectura - Cantidades Quimicas - cuanto pesa un atomo PDF

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Sabemos que el átomo es la unidad estructural que justifica la química de cualquier sistema. Desde un punto de vista práctico, en nuestro trabajo como químicos, tendremos que manejar estos átomos: necesitaremos tener una determinada cantidad de átomos, saber cuántos átomos tendremos en una cantidad ...

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Átomo-gramo 1/3

QUÍMICA

Cantidades Químicas

¿Cuánto pesa un átomo?

Sabemos que el átomo es la unidad estructural que justifica la química de cualquier sistema. Desde un punto de vista práctico, en nuestro trabajo como químicos, tendremos que manejar estos átomos: necesitaremos tener una determinada cantidad de átomos, saber cuántos átomos tendremos en una cantidad concreta de materia…. Por otra parte, en realidad, en nuestro “mundo macroscópico”, la forma de cuantificar la materia es a través de la medida de una masa. Por ejemplo, tendremos gramos, miligramos, kilogramos… de una determinada sustancia. La conversión de esta masa a número de átomos se hace necesario, ya que, como hemos mencionado, son estos últimos los que realmente tienen significación química ¿Hemos conseguido establecer este factor de conversión entre masa y átomos? o lo que es lo mismo ¿sabemos cuanto pesa un átomo?

Átomos y átomos-gramo: Relación entre el peso atómico en uma y peso atómico en gramos. Nos interesa manejar cantidad de sustancia en función del número de átomos, pero por otra parte, lo más práctico, es medir la masa en gramos

Figura 1. Masas atómicas relativas: la masa de un átomo de carbono es aproximadamente equivalente a la de 12 átomos de hidrógeno.

Toda la materia está formada a partir de los elementos químicos y sus combinaciones (ver ficha: Moléculas y otras posibilidades). Los átomos son las unidades estructurales básicas que constituyen toda materia (ver ficha Átomo: estructura), y en las que podemos encontrar todas las propiedades químicas de cada elemento. En nuestros estudios químicos, la unidad más pequeña con interés químico que vamos a manejar será ésta: el átomo (serán los distintos átomos los que se combinen entre sí, formando las distintas sustancias y, a su vez, serán los átomos de estas sustancias las que se recombinen en el transcurso de una reacción química...).

Por tanto, desde un punto de vista práctico nos interesa manejar cantidades de sustancias en función del número de átomos que tengamos. Por ejemplo: imaginemos que queremos obtener moléculas de agua (H2O) a partir de hidrógeno y oxígeno: tendremos que poner el doble de átomos de hidrógeno que de oxígeno. Por otra parte, la forma más habitual de manejar la materia, de tomar una determinada cantidad de sustancia, es pesando unos gramos, miligramos, microgramos… de ella. ¿Cómo puedo establecer la relación entre gramos de materia y número de átomos? Muy fácil: sabiendo cuanto pesa un átomo. Por ejemplo, si sabemos que un átomo de carbono pesa aproximadamente 2x10-23 gramos, si tomo 2 gramos de carbono tendré 1023 átomos de carbono:

2 x 10 –23 gramos 2 gramos

es la masa de...

1 átomo de C

será la masa de...

¿?

2g × 1 at.C = 10 23 at.C -23 2 × 10 g

Autora: Mercedes de la Fuente Rubio

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¿Cuánto pesa un átomo?

La masa atómica relativa Las masas de los átomos se han establecido de forma relativa: se comprobó, por ej. , que el átomo más ligero era el H, y que el átomo de carbono, C, pesaba aproximadamente 12 veces más que el átomo de H, el átomo de oxígeno 16 veces más, etc. Para establecer las masa atómicas relativas de todos los átomos se decidió tomar como referencia el átomo de carbono-12 (12C), asignándole una masa de valor 12 unidades. A estas unidades es a lo que se denominó unidades de masa atómica (uma). Así, actualmente decimos que: el átomo de C tiene una masa de 12 uma (aprox.); el H de 1 uma (aprox.), el oxígeno de 16 uma (aprox.), etc. Hoy en día sabemos que estas unidades de masa atómica están directamente relacionadas con el número másico y que cuando hablamos de la masa atómica de un elemento en realidad estamos hablando de la masa ponderada de los diferentes isótopos. (ver ficha Átomo: estructura).

Masa atómica relativa: Masa de un átomo de un elemento, referida a la del 12 C (=12 uma), expresada en unidades de masa atómica. Unidad de masa atómica (uma): La doceava parte de la masa del átomo de 12 carbono-12 ( C).

La masa atómica absoluta en gramos: el número de Avogadro es el factor de conversión entre uma y gramo Tenemos ahora por tanto, una escala para medir las masas atómicas. Con ella sabemos que si tenemos, por ejemplo: . 1 gramo de grafito (composición 100% carbono, masa atómica aprox. 12) y . 1 gramo de aluminio ( masa atómica aprox. 27), tendremos menos átomos en el gramo de aluminio, puesto que cada uno de estos átomos pesan más. Si en vez de pesar un gramo fuésemos capaces de pesar en una balanza especial unidades de masa atómica, si pesamos, por ejemplo: . 27 uma de grafito y . 27 uma de aluminio tendremos un átomo de aluminio y 2,25 (27/12) átomos de carbono. Ahora bien, no tenemos balanzas que pesen en uma. Podemos intuir que 1 uma corresponde a muy pocos, poquísimos gramos. Pero, ¿sabemos cuál es esta relación? la respuesta es claramente sí: Actualmente sabemos que el factor de conversión entre la unidad de masa atómica y el gramo es : 6,022 x 1023. Esto es: . si pesamos : 6,022 x 1023 átomos de C (MAC = 12 uma), tendremos 12 gramos de C, o . si pesamos 6,022 x 1023 átomos de H, tendremos 1 gramo de H, o . si pesamos 6,022 x 1023 átomos de O, tendremos 16 gramos de O, etc. Es decir, podemos de forma general establecer que 6,022 x 1023 átomos de cualquier elemento pesan una cantidad en gramos igual en magnitud a su masa atómica. Este es el concepto que originalmente se denominó átomo-gramo (cantidad de átomos que hay en una cantidad de gramos igual en número a la masa atómica de un elemento concreto), y que posteriormente pasó a incluirse en el concepto de mol (ver ficha: Mol). El número 6,022 x 1023 es el denominado Número de Avogadro. Por tanto, un átomo-gramo o mol de átomos de un elemento contiene 6,022 x 1023 átomos y pesan un número de gramos igual a la masa atómica de ese elemento. Ahora ya sabemos que un átomo de cualquier elemento pesa en gramos el equivalente a su masa atómica (MA) dividido por el número de Avogadro (NA)

masa de 1 átomo (gramos) =

MA NA

23

6,22 x 10 átomos de cualquier elemento pesan una cantidad en gramos igual en magnitud a su masa atómica. Átomo-gramo o mol de átomos: cantidad de átomos que hay en una cantidad de gramos igual en número a la masa atómica de un elemento concreto. dicho de otra forma: Un átomo-gramo o mol de átomos de un elemento 23 contiene 6,022 x 10 átomos y pesan un número de gramos igual a la masa atómica de ese elemento. Número de Avogadro(NA) 23 = 6,022 x 10 Masa absoluta de un átomo masa de 1 átomo (gr) =

MA NA

Autora: Mercedes de la Fuente Rubio

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¿Cuánto pesa un átomo?

Otros conceptos relacionados que conviene recordar/consultar Elemento químico: Sustancias puras compuestas por un único tipo de átomos y que no pueden descomponerse en variedades más simples de materia. Ver ficha: Moléculas y otras posibilidades. Átomos: Unidades estructurales básicas constituyentes de toda la materia, en las que podemos encontrar todas las propiedades químicas de un elemento. Ver ficha: Átomos: estructura. Mol: ver ficha: Mol

Ejemplo

Relaciones masa/átomos: a)¿Cuántos átomos del elemento oxígeno hay en 16 gramos de oxígeno? ¿y en 1 gramo de oxígeno? b)¿Cuántos átomos-gramo o moles de átomos del elemento oxígeno hay en 16 gramos de oxígeno? ¿y en 1 gramo de oxígeno? c)¿Cuánto pesa en gramos 1 mol de átomos o átomo-gramo del elemento oxígeno?¿y 2,5 moles de oxígeno? Dato: MA O = 16 Solución: a)

La masa atómica del oxígeno es de 16 uma en la escala relativa (es decir, en función del 12C, asignando al carbono-12 una masa de 12 unidades atómicas de masa). Luego sabemos que 6,022 x1023 átomos del oxígeno pesan 16 gramos. Para un gramo de O:

6,022 × 10 23 átomos de O X átomos de O = 16 gramos de O 1 gramo de O Es decir, en un gramo de O tendremos

(6,022×1023 átomos de O)×(1 gramo de O) =0,38 × 1023 átomos de O 16 gramos de O b)

El concepto átomo-gramo o mol de átomos lo hemos definido como la cantidad de átomos que hay en una masa en gramos de magnitud igual a la masa atómica relativa del elemento, luego 16 gramos de O equivale a un átomo-gramo o mol de ese elemento. Para un gramo de O:

1 mol de O 16 gramos de O

=

X moles de O 1 gramo de O

Es decir, en un gramo de O tendremos

(1mol de O)×(1gramo de O) =0,0625 moles de O 16 gramos de O c)

De nuevo, tal y como hemos definido mol o átomo-gramo, sabemos que es la cantidad de átomos que pesan en gramos una cantidad igual en número a la masa atómica relativa del elemento, luego un mol o átomo-gramo del elemento oxígeno pesa 16 gramos. Para 2,5 moles de O:

16 gramos de O X gramos de O = 1 mol de O 2,5 moles de O Es decir, 2,5 moles de O pesan

(16 gramos de O)×(2,5 mol de O) =40 gramos de O 1mol de O

Ejercicio de autoevaluación

¿A cuántos moles de cadmio equivalen 11,2 kilogramos de este metal?¿Cuántos átomos hay en esa cantidad de Cd? (MA Cd= 112,4) 25 Solución: 100 moles de Cd; 6,022 x 10 átomos. Autora: Mercedes de la Fuente Rubio

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