Página 143 - Libro de Química de Tercero de Bachillerato

1. Análisis
Se pide comparar dos conceptos: masa atómica y masa molecular usando ideas como elementos, compuestos, número atómico, número de masa, isótopos y unidades.

2. Desarrollo

Masa atómica

• Es la masa promedio de los átomos de un elemento químico.
• Se relaciona con el número de masa ($$A = Z + N$$, donde $$Z$$ es el número atómico y $$N$$ el número de neutrones).
• Toma en cuenta la abundancia de los isótopos de ese elemento.
• Su unidad habitual es la unidad de masa atómica ($$1\,u\text{ o }1\,amu$$).
• Ejemplo: la masa atómica promedio del carbono es aproximadamente $$12{,}01\,u$$.

Masa molecular

• Es la suma de las masas atómicas de todos los átomos que forman una molécula de un compuesto.
• Se calcula multiplicando la masa atómica de cada elemento por el número de átomos de ese elemento en la fórmula y sumando.
• Su unidad también es la unidad de masa atómica ($$u$$) o se expresa como gramos por mol cuando se habla de masa molar.
• Ejemplo: para el agua $$H_2O$$, masa molecular ≈ $$2(1{,}01) + 16{,}00 = 18{,}02\,u$$.

3. Semejanzas

• Ambas se expresan en las mismas unidades: $$u$$ o g/mol (cuando se pasa a cantidad de sustancia).
• Ambas se basan en las masas de los átomos, que dependen del número atómico, del número de masa y de los isótopos.
• Las dos son magnitudes fundamentales para relacionar la escala microscópica (átomos y moléculas) con la macroscópica (gramos).

4. Diferencias

• La masa atómica se refiere a un solo átomo de un elemento; la masa molecular se refiere a una molécula completa de un compuesto (que puede tener átomos de varios elementos).
• La masa atómica se obtiene considerando la mezcla de isótopos del elemento en la naturaleza; la masa molecular se calcula sumando las masas atómicas de los átomos que aparecen en la fórmula del compuesto.
• La masa atómica aplica tanto a elementos monoatómicos como a los que forman moléculas; la masa molecular solo tiene sentido para sustancias moleculares bien definidas.

5. Conclusión
Ambas magnitudes usan la misma unidad y se originan en las propiedades de los átomos, pero la masa atómica describe la masa de un tipo de átomo y la masa molecular, la masa de una molécula completa formada por varios átomos.

1. Análisis
Se debe calcular la masa molecular de $$HCl$$ sumando las masas atómicas del hidrógeno y del cloro.

2. Datos aproximados de masas atómicas

• Hidrógeno ($$H$$): $$1{,}01\,u$$
• Cloro ($$Cl$$): $$35{,}45\,u$$

3. Cálculo paso a paso

La fórmula del ácido clorhídrico es $$HCl$$, por lo tanto hay:

• 1 átomo de H
• 1 átomo de Cl

Se suma la contribución de cada elemento:

$$M_{HCl} = 1(1{,}01\,u) + 1(35{,}45\,u)$$

$$M_{HCl} = 1{,}01\,u + 35{,}45\,u$$

$$M_{HCl} = 36{,}46\,u$$

Si se expresa como masa molar:

$$M_{HCl} \approx 36{,}46\,\text{g·mol}^{-1}$$

4. Conclusión
La masa molecular del ácido clorhídrico es aproximadamente 36,46 u, equivalente a 36,46 g/mol.

1. Análisis
Se requiere la masa molecular de $$NaOH$$ sumando las masas atómicas de sodio, oxígeno e hidrógeno.

2. Datos aproximados

• Sodio ($$Na$$): $$22{,}99\,u$$
• Oxígeno ($$O$$): $$16{,}00\,u$$
• Hidrógeno ($$H$$): $$1{,}01\,u$$

3. Cálculo

En la molécula $$NaOH$$ hay:

• 1 átomo de Na
• 1 átomo de O
• 1 átomo de H

Entonces:

$$M_{NaOH} = 1(22{,}99\,u) + 1(16{,}00\,u) + 1(1{,}01\,u)$$

$$M_{NaOH} = 22{,}99\,u + 16{,}00\,u + 1{,}01\,u$$

$$M_{NaOH} = 40{,}00\,u$$

Como masa molar:

$$M_{NaOH} \approx 40{,}00\,\text{g·mol}^{-1}$$

4. Conclusión
La masa molecular del hidróxido de sodio es aproximadamente 40,00 u o 40,00 g/mol.

1. Análisis
Se pide calcular la masa molecular de $$CaSO_4$$, que contiene calcio, azufre y oxígeno.

2. Datos aproximados

• Calcio ($$Ca$$): $$40{,}08\,u$$
• Azufre ($$S$$): $$32{,}06\,u$$
• Oxígeno ($$O$$): $$16{,}00\,u$$

3. Interpretación de la fórmula

• $$CaSO_4$$ indica 1 átomo de Ca, 1 átomo de S y 4 átomos de O.

4. Cálculo

$$M_{CaSO_4} = 1(40{,}08\,u) + 1(32{,}06\,u) + 4(16{,}00\,u)$$

$$M_{CaSO_4} = 40{,}08\,u + 32{,}06\,u + 64{,}00\,u$$

$$M_{CaSO_4} = 136{,}14\,u$$

Expresado como masa molar:

$$M_{CaSO_4} \approx 136{,}14\,\text{g·mol}^{-1}$$

5. Conclusión
La masa molecular del sulfato de calcio es aproximadamente 136,14 u o 136,14 g/mol.

1. Análisis
Se debe hallar la masa molecular del etanol, cuya fórmula es $$C_2H_5OH$$. Esto equivale a $$C_2H_6O$$ (en total, 2 C, 6 H y 1 O).

2. Datos aproximados

• Carbono ($$C$$): $$12{,}01\,u$$
• Hidrógeno ($$H$$): $$1{,}01\,u$$
• Oxígeno ($$O$$): $$16{,}00\,u$$

3. Recuento de átomos

• 2 átomos de C
• 6 átomos de H (5 H en $$H_5$$ más 1 H en el grupo $$OH$$)
• 1 átomo de O

4. Cálculo

$$M_{C_2H_6O} = 2(12{,}01\,u) + 6(1{,}01\,u) + 1(16{,}00\,u)$$

$$M_{C_2H_6O} = 24{,}02\,u + 6{,}06\,u + 16{,}00\,u$$

$$M_{C_2H_6O} = 46{,}08\,u$$

Como masa molar:

$$M_{C_2H_6O} \approx 46{,}08\,\text{g·mol}^{-1}$$

5. Conclusión
La masa molecular del etanol es aproximadamente 46,08 u o 46,08 g/mol.