10.4: Conversiones entre moles y masa

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¿Cómo podemos obtener más producto?

Las plantas de fabricación química siempre buscan mejorar sus procesos. Una forma en que se produce la mejora es a través de la medición de la cantidad de material producido en una reacción. Al saber cuánto se hace, los científicos e ingenieros pueden probar diferentes formas de obtener más producto a menor costo.

Conversiones entre moles y masa

La masa molar de cualquier sustancia es la masa en gramos de un mol de partículas representativas de esa sustancia. Las partículas representativas pueden ser átomos, moléculas o unidades de fórmula de compuestos iónicos. Esta relación se utiliza frecuentemente en el laboratorio. Supongamos que para cierto experimento, necesitas 3.00 moles de cloruro de calcio\(\left( \ce{CaCl_2} \right)\). Dado que el cloruro de calcio es un sólido, sería conveniente utilizar una balanza para medir la masa que se necesita. La masa molar de\(\ce{CaCl_2}\) es\(110.98 \: \text{g/mol}\). El factor de conversión que se puede utilizar se basa entonces en la igualdad que\(1 \: \text{mol} = 110.98 \: \text{g} \: \ce{CaCl_2}\). El análisis dimensional te permitirá calcular la masa de la\(\ce{CaCl_2}\) que debes medir.

\[3.00 \: \text{mol} \: \ce{CaCl_2} \times \frac{110.98 \: \text{g} \: \ce{CaCl_2}}{1 \: \text{mol} \: \ce{CaCl_2}} = 333 \: \text{g} \: \ce{CaCl_2}\nonumber \]

Al medir la masa de\(333 \: \text{g}\) de\(\ce{CaCl_2}\), estás midiendo 3.00 moles de\(\ce{CaCl_2}\).

Cloruro de calcio. — Figura\(\PageIndex{2}\): El cloruro de calcio se utiliza como agente secante y como descongelante de carreteras. (Crédito: Martin Walker (Usuario:Walkerma/Wikimedia Commons); Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Calcium_chloride.jpg(opens en nueva ventana); Licencia: Dominio público)

Ejemplo\(\PageIndex{1}\): Converting Moles to Mass

El metal cromado se utiliza para la galvanoplastia decorativa de parachoques de automóviles y otras superficies. Encuentra la masa de 0.560 moles de cromo.

Solución

Paso 1: Enumere las cantidades conocidas y planifique el problema.

Conocido

Masa molar de\(\ce{Cr} = 52.00 \: \text{g/mol}\)
\(0.560 \: \text{mol} \: \ce{Cr}\)

Desconocido

\(0.560 \: \text{mol} \: \ce{Cr}\)=? g

Un factor de conversión nos permitirá convertir de los moles de\(\ce{Cr}\) a masa.

Paso 2: Calcular.

\[0.560 \: \text{mol} \: \ce{Cr} \times \frac{52.00 \: \text{g} \: \ce{Cr}}{1 \: \text{mol} \: \ce{Cr}} = 29.1 \: \text{g} \: \ce{Cr}\nonumber \]

Paso 3: Piensa en tu resultado.

Dado que la cantidad deseada era un poco más de la mitad de un mol, la masa debe ser ligeramente superior a la mitad de la masa molar. La respuesta tiene tres cifras significativas debido a la\(0.560 \: \text{mol}\).

Un factor de conversión similar utilizando masa molar se puede usar para convertir de la masa de una sustancia a moles. En una situación de laboratorio, puede realizar una reacción y producir una cierta cantidad de un producto que puede ser masificado. A menudo será necesario entonces determinar el número de moles del producto que se formó. El siguiente problema ilustra esta situación.

Ejemplo\(\PageIndex{2}\): Converting Mass to Moles

Una cierta reacción produce\(2.81 \: \text{g}\) de hidróxido de cobre (II),\(\ce{Cu(OH)_2}\). Determinar el número de moles producidos en la reacción.

Paso 1: Enumere las cantidades conocidas y planifique el problema.

Conocido

masa = 2.81g

Desconocido

mol Cu (OH) ₂

Un factor de conversión nos permitirá convertir de masa a moles.

Paso 2: Calcular.

Primero, es necesario calcular la masa molar de a\(\ce{Cu(OH)_2}\) partir de las masas molares de\(\ce{Cu}\),\(\ce{O}\), y\(\ce{H}\). La masa molar es\(97.57 \: \text{g/mol}\).

\[2.81 \: \text{g} \: \ce{Cu(OH)_2} \times \frac{1 \: \text{mol} \: \ce{Cu(OH)_2}}{97.57 \: \text{g} \: \ce{Cu(OH)_2}} = 0.0288 \: \text{mol} \: \ce{Cu(OH)_2}\nonumber \]

Paso 3: Piensa en tu resultado.

La masa relativamente pequeña de producto formado da como resultado un pequeño número de moles.

Simulación

Practica convertir masa en moles en objetos cotidianos en esta simulación:

¿Cuántos átomos hay en un anillo de oro, un grano de arena o el cuerpo humano?

Resumen

Se describen los cálculos que implican conversiones entre moles de un material y la masa de ese material.

Revisar

Tienes 19.7 gramos de un material y te preguntas cuántos moles se formaron. Tu amigo te dice que multipliques la masa por gramos/mole. ¿Tu amigo tiene razón?
¿Cuántos gramos de MgO hay en 3.500 moles?
¿Cuántos moles de H ₂ O hay en 15.2 gramos de hielo puro?