4.1: Medición y Escala - El Concepto Mole

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Uno de los conceptos importantes a comprender en química es la escala. Los átomos y las moléculas son muy pequeños. Un solo átomo de hidrógeno tiene una masa de aproximadamente 1.67 x ^10-24 gramos (es decir 0.00000000000000000000000167 gramos). Un centímetro cúbico de agua (un mL) contiene aproximadamente 3.3 x 10 ²² moléculas de agua (es decir, 33 moléculas de sextillón). Debido a que los químicos utilizan habitualmente números que son increíblemente pequeños e increíblemente grandes, se han desarrollado unidades de medida únicas para simplificar el trabajo con estos números. Como aprendimos en el Capítulo 1, la unidad de masa atómica (amu) nos ayuda a hablar de la masa de los átomos en una escala apropiada a los átomos (un gramo es de aproximadamente 600 sextillones de amu). En este capítulo, introduciremos el concepto de mole para ayudarnos a hablar de números de átomos en una escala apropiada al tamaño de una muestra con la que podríamos trabajar en un laboratorio (por ejemplo, en gramos). El mol se define como el número de átomos contenidos en exactamente 12 gramos de carbono-12 (el isótopo ${\$ ). Químico han medido este número y resulta ser 6.0221415 x 10 ²³. Podemos pensar en el término mole como un número, al igual que la palabra docena representa el número 12. Usaremos el mole para representar este número muy grande (una docena de químicos) y veremos que existe una relación especial entre un mol de una sustancia pura y la masa de la sustancia medida en amu.

El origen del concepto de mole se atribuye generalmente al físico químico italiano, Amadeo Avogadro. En 1811, Avogadro publicó un importante artículo que trazaba una distinción entre átomos y moléculas (aunque estos términos no estaban en uso en ese momento). Como parte de su explicación del comportamiento de los gases, sugirió que volúmenes iguales de todos los gases a la misma temperatura y presión contenían el mismo número de moléculas. Esta afirmación se conoce como Hipótesis de Avogadro y hoy comúnmente nos referimos al número de cosas en un topo, (6.0221415 x 10 ²³) como el número de Avogadro (esto se redondea a 6.02 x 10 ²³ para la mayoría de los cálculos ). Debido a que un lunar puede pensarse como un número, puedes convertir cualquier número en moles dividiendo ese número por 6.02 x 10 ²³. Por ejemplo, al momento de escribir este artículo, la deuda nacional de Estados Unidos es de aproximadamente 7.9 billones de dólares (7.9 x 10 ¹² dólares). Esto podría expresarse como moles de dólares como se muestra a continuación:

\[\left ( 7.9\times 10^{12}dollars \right )\left ( \frac{1\: mol\: dollars}{6.02\times 10^{23}dollars} \right )=1.3\times 10^{-11}\: mol\: dollars \nonumber \]

The ratio of any number to the number of things in a mole is often referred to as a mole fraction.

Exercise $\PageIndex{1}$

It is estimated there are 7 x 10²² stars in the universe. How many moles of stars is this?
It is estimated there are 7.5 x 10¹⁸ grains of sand on the earth. How many moles of sand grains is this?
You have 0.0555 moles of jelly donuts. What number of donuts would that be?
You drink a small bottle of drinking water that contains 13 moles of water. What is the number of molecules of water you drank?