Número de Avogadro. Concepto de mol

El mol es una unidad que sirve para medir la cantidad de sustancia (igual que el metro mide longitud o el kilogramo mide masa). Un mol no mide masa; mide cuántas partículas hay.

Número de Avogadro

El número de Avogadro es un número fijo que indica cuántas partículas (átomos o moléculas) hay en un mol. Ese número es siempre el mismo, sea que hablemos de átomos o de moléculas. Este número conecta el mundo microscópico (átomos y moléculas) con el mundo macroscópico (lo que podemos pesar en el laboratorio).

Relación entre mol y masa

La masa en gramos de un mol de una sustancia está relacionada con la masa atómica o molecular de esa sustancia. Por eso, aunque todos los moles tienen el mismo número de partículas, no todos pesan lo mismo: esto depende de lo pesadas que sean las partículas que forman la sustancia.

Masa molar

La masa de un mol de una sustancia se llama masa molar. Se expresa en gramos por mol (g/mol). Cada sustancia tiene su propia masa molar.

Fórmulas empíricas y moleculares

Fórmula empírica: Indica la proporción en que se encuentran los átomos. Para determinar esta fórmula es necesario conocer los elementos que la forman y su composición en masa.

Fórmula molecular: Indica el número exacto de átomos que intervienen en el compuesto. Para determinarla debemos conocer la masa molecular. La fórmula molecular será un múltiplo entero de la fórmula empírica.

Composición centesimal: Una vez que conocemos estas fórmulas —es decir, qué átomos y en qué proporción se combinan en ese compuesto—, es sencillo determinar su composición centesimal; esto es, el porcentaje en masa de cada elemento en ese compuesto.

Disoluciones. Formas de expresar la concentración

A continuación se describen las formas más comunes de expresar la concentración de una disolución:

Concentración molar (molaridad)

Molaridad (c): se define como el cociente entre el número de moles de soluto (n) y el volumen de la disolución, expresado en litros. c = n / V (unidades: mol L-1 o M)

Normalidad

Normalidad (N): se define como el cociente entre el número de equivalentes de soluto y el número de litros de disolución. En otras palabras, expresa la capacidad de actuar que tiene una sustancia en una reacción dada (unidades: eq L-1).

Fracción molar

Fracción molar del soluto (Xs): es el cociente entre el número de moles de soluto y el número total de moles en la disolución.

Tanto por ciento en masa

Porcentaje en masa (%): corresponde al porcentaje en masa del soluto respecto a la masa de la disolución; es decir, la masa del soluto dividida entre la masa de la disolución y multiplicada por 100.

Concentración en gramos por litro

g/L: corresponde al cociente de la masa de soluto en gramos y el volumen de la disolución en litros.

Molalidad

Molalidad (b o m): se define como el número de moles de soluto por kilogramo de disolvente, es decir, moles de soluto dividido entre la masa del disolvente expresada en kg (unidades: mol kg-1).

Propiedades coligativas de las disoluciones

François-Marie Raoult estudió la variación de las propiedades de un disolvente líquido al añadirle un soluto (sal, azúcar, anticongelante…). Lo importante es que estas propiedades no dependen de la naturaleza del soluto, sino de la cantidad disuelta. Es decir, dependen de la concentración del soluto y no de su identidad o tamaño.

Disminución de la presión de vapor

La presión de vapor de un líquido es la presión a la que ese líquido se vuelve gaseoso o se encuentra en equilibrio con su fase gaseosa. Cuando se añade un soluto a un líquido, al líquido le cuesta más evaporarse, por lo que disminuye su presión de vapor. Ejemplo: el agua pura se evapora con más facilidad que el agua con sal. (Más soluto = menor presión de vapor = menos evaporación).

Variación de los puntos de fusión y ebullición

Al añadir a un disolvente líquido un soluto ocurren dos efectos:

  1. Baja el punto de congelación/fusión: el líquido pasa a estado sólido a temperaturas más bajas. Ejemplo: el agua con sal se congela por debajo de 0 °C; por eso se usa sal en carreteras cuando hay hielo.
  2. Sube el punto de ebullición: el líquido hierve a temperaturas más altas. Ejemplo: el agua con sal hierve un poco por encima de 100 °C. Cuanto mayor es la concentración de soluto, más se reduce el punto de congelación y más aumenta el punto de ebullición.

Variación de la presión osmótica

La ósmosis es un proceso en el que un disolvente puro pasa a través de una membrana semipermeable que separa al disolvente puro de una disolución. Se observa un flujo desde donde hay menos soluto hacia donde hay más, lo que crea una presión llamada presión osmótica. Ejemplo: una pasa se hincha al ponerla en agua: el agua entra porque dentro de la pasa hay más sustancias disueltas (más soluto). A mayor concentración de soluto, mayor presión osmótica.