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Tema 2: Mol de átomo y masa molecular

📄 introduccion quimica 🎓 bachillerato · 1° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español

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Respuesta rápida

La materia gaseosa está en la atmósfera, volcanes, estrellas y disuelta en aguas. Presión: fuerza por área (Pa). Volumen: espacio ocupado (m³). Temperatura: energía cinética media (K).

quimica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 3 min lectura

Solución — Página 139

Quimica 1° · 2024

Ejercicio 1

Saberes previos (página de apertura del Tema 2: Mol de átomo y masa molecular)

Esta página introduce el Tema 2: Mol de átomo y masa molecular. Como es una portada de tema, no trae problemas de cálculo, pero sí plantea preguntas de activación que conviene responder para tener listos los conocimientos de partida.

Ejercicio 1

¿En qué lugares de la naturaleza podrías encontrar la materia en estado gaseoso?

El estado gaseoso es el más abundante en el universo observable y aparece en muy distintos escenarios naturales:

La atmósfera terrestre: el aire que respiramos es una mezcla de gases ( $\text{N}_2 \approx 78\,\%$ , $\text{O}_2 \approx 21\,\%$ , $\text{Ar} \approx 0{,}9\,\%$ , $\text{CO}_2$ y trazas de vapor de agua).
La atmósfera de otros planetas y la superficie solar: en Marte predomina el $\text{CO}_2$ ; en Venus, $\text{CO}_2$ y $\text{SO}_2$ ; la corona solar está formada por plasma de hidrógeno y helio ionizados.
Las estrellas y nebulosas: nubes gigantes de hidrógeno y helio que se condensan para formar estrellas.
Vapor de agua natural: niebla, vapor en volcanes, geiseres y fumarolas; en estas, el agua en fase gaseosa aparece al superar su temperatura de ebullición ( $100\,^\circ\text{C}$ a $1\,\text{atm}$ ).
Volcanes y respiración celular: $\text{CO}_2$ y $\text{CH}_4$ liberados por procesos geológicos y biológicos; $\text{CH}_4$ también en pantanos y rumiantes.
Intersticios y aguas subterráneas: el $\text{N}_2$ y el $\text{O}_2$ disueltos en el agua de ríos y acuíferos.

Respuesta orientativa: el estado gaseoso se encuentra en la atmósfera terrestre (aire), en las atmósferas planetarias, en las estrellas y nebulosas, en el vapor de agua de volcanes y fumarolas, en el $\text{CO}_2$ y $\text{CH}_4$ emitidos por procesos naturales y en los gases disueltos en aguas naturales.

Ejercicio 2

¿Podrías definir los siguientes términos: presión, volumen, temperatura?

Presión ( $P$ ): es la fuerza que ejerce un fluido (gas, líquido o sólido) por unidad de superficie. Se define como $P = \frac{F}{A}$ donde $F$ es la fuerza aplicada y $A$ el área sobre la que actúa. Sus unidades habituales son el pascal ( $\text{Pa}$ ), el bar ( $1\,\text{bar} = 10^{5}\,\text{Pa}$ ) y la atmósfera ( $1\,\text{atm} = 101{,}325\,\text{kPa}$ ).
Volumen ( $V$ ): es el espacio tridimensional que ocupa un cuerpo o una porción de materia. Se mide en metros cúbicos ( $\text{m}^3$ ); en laboratorio se usan litro ( $\text{L}$ ), mililitro ( $\text{mL}$ ) y $1\,\text{L} = 10^{-3}\,\text{m}^3$ .
Temperature ( $T$ ): es una magnitud que expresa el grado de agitación térmica (cinética media) de las partículas de un sistema. Se mide en kelvin ( $\text{K}$ ), con $T(\text{K}) = T(^\circ\text{C}) + 273{,}15$ .

Estas tres magnitudes están relacionadas por la ecuación de los gases ideales: $PV = nRT$ con $R = 0{,}08206\,\dfrac{\text{L}\cdot\text{atm}}{\text{mol}\cdot\text{K}} = 8{,}314\,\dfrac{\text{J}}{\text{mol}\cdot\text{K}}$ , y es precisamente el punto de partida para entender el mol de átomo y la masa molecular que desarrolla el Tema 2.

Respuesta orientativa: la presión es la fuerza por unidad de área que ejerce un fluido; el volumen es el espacio que ocupa la materia; y la temperatura es la medida de la energía cinética media de las partículas, proporcional a $T$ en kelvin.

Verificación (activación de saberes previos)

Magnitud	Definición	Símbolo	Unidad SI
Presión	Fuerza por unidad de superficie, $P = F/A$	$P$	$\text{Pa} = \text{N}/\text{m}^{2}$
Volumen	Espacio tridimensional ocupado por la materia	$V$	$\text{m}^{3}$
Temperature	Agitación térmica media de las partículas	$T$	$\text{K}$

Al saber qué es la materia gaseosa y cómo se relacionan $P$ , $V$ y $T$ , se comprende por qué para contar átomos y moléculas se necesita un concepto de «cuenta»: el mol, definido mediante el número de Avogadro, $N_{A} = 6{,}022 \times 10^{23}\,\text{partículas}/\text{mol}$ .

Contenido de la página

Tema 2: Mol de átomo y masa molecular

Texto de Química — Bachillerato General Unificado (BGU), Ecuador. Grado 1, año 2024. Página 138 (según foliado del libro).

La página abre el Tema 2 con una ilustración de un científico en laboratorio: un matraz sobre mechero con vapor, un modelo de molécula y una vista ampliada de partículas dispersas en un recipiente, que simbolizan la materia en fase gaseosa.

Saberes previos

¿En qué lugares de la naturaleza podrías encontrar la materia en estado gaseoso? ¿Podrías definir los siguientes términos: presión, volumen, temperatura?

Activación: el aire atmosférico, los vapores volcánicos, las atmósferas planetarias y las estrellas son ejemplos de materia gaseosa. Las tres magnitudes mencionadas se relacionan mediante la ecuación de los gases ideales, $PV = nRT$ , y permiten pasar de la observación macroscópica al conteo de partículas, que es el objeto del Tema 2.

Contenidos que desarrollará el Tema 2 (contexto)

Concepto de mol y número de Avogadro: $N_{A} = 6{,}022 \times 10^{23}\,\text{partículas}/\text{mol}$ .
Masa molar ( $M$ ) en $\text{g}/\text{mol}$ : $n = \dfrac{m}{M}$ .
Masa molecular y masa molar de compuestos: $M(\text{mol}) = \sum M_{i} \cdot n_{i}$ .
Relación entre moles, número de partículas y masa: $N = n \cdot N_{A}$ y $m = n \cdot M$ .
Cambios de estado y la ley de Avogadro para gases.

Ejemplos resueltos

Convertir $25\,^\circ\text{C}$ a la escala kelvin y calcular la presión que ejerce una fuerza de $50\,\text{N}$ sobre un área de $0{,}25\,\text{m}^{2}$ .

Conversión de temperatura: $T(\text{K}) = 25 + 273{,}15 = 298{,}15\,\text{K}$ .
Definición de presión: $P = \dfrac{F}{A}$ .
Sustitución: $P = \dfrac{50\,\text{N}}{0{,}25\,\text{m}^{2}} = 200\,\text{N}/\text{m}^{2} = 200\,\text{Pa}$ .

Respuesta: $T = 298{,}15\,\text{K}$ y $P = 200\,\text{Pa}$ .

Tabla

Magnitud	Definición	Símbolo	Unidad SI	Relación clave
Presión	Fuerza por unidad de superficie	$P$	$\text{Pa} = \text{N}/\text{m}^2$	$P = F/A$
Volumen	Espacio ocupado por la materia	$V$	$\text{m}^3$	$1\,\text{L} = 10^{-3}\,\text{m}^3$
Temperatura	Energía cinética media de las partículas	$T$	$\text{K}$	$T(\text{K}) = T(^\circ\text{C}) + 273{,}15$

Fórmulas y ecuaciones

Definición de presión: $P = \dfrac{F}{A}$

Ecuación de los gases ideales: $PV = nRT$

Conversión de temperatura: $T(\text{K}) = T(^\circ\text{C}) + 273{,}15$

P = $\dfrac{F}{A}$

PV = nRT

T( $\text{K}$ ) = $T(^\circ$ $\text{C}$ ) + 273{,}15

$N_{A}$ = 6{,}022 $\times$ $10^{23}\$ , $\text{mol}$ $^{-1}$

n = $\dfrac{m}{M}$

N = n $\cdot$ $N_{A}$

M = $\sum$ $n_{i}$ $\cdot$ $M_{i}$

Glosario (7)

Mol: Unidad de cantidad de sustancia que contiene exactamente $6{,}022 \times 10^{23}$ partículas elementales (átomos, moléculas, iones o electrones).
Número de Avogadro: Constante $N_{A} = 6{,}022 \times 10^{23}\,\text{mol}^{-1}$ que relaciona el número de partículas con los moles.
Masa molar: Masa de un mol de sustancia, expresada en $\text{g}/\text{mol}$; numéricamente igual a la masa atómica o molecular relativa.
Estado gaseoso: Estado de la materia en el que las partículas están muy separadas, se mueven rápidamente y ocupan todo el recipiente que las contiene.
Presión: Fuerza ejercida por unidad de superficie por un fluido; se mide en pascales ($\text{Pa}$).
Volumen: Espacio tridimensional que ocupa un cuerpo o una porción de materia; se mide en metros cúbicos ($\text{m}^3$) o litros ($\text{L}$).
Temperatura: Magnitud que mide la agitación térmica media de las partículas; se expresa en kelvin ($\text{K}$).

Preguntas para practicar

Saberes previos: ¿En qué lugares de la naturaleza podrías encontrar la materia en estado gaseoso?

En la atmósfera terrestre (aire), en el vapor de agua de volcanes, fumarolas y geiseres, en las atmósferas de planetas como Marte y Venus, en las estrellas y nebulosas (hidrógeno y helio), en el $\text{CO}_2$ emitido por procesos geológicos y biológicos, en el $\text{CH}_4$ de pantanos y rumiantes, y como gases disueltos en aguas naturales.

Saberes previos: ¿Podrías definir los siguientes términos: presión, volumen, temperatura?

Presión: fuerza que ejerce un fluido por unidad de superficie, $P = F/A$, medida en pascales. Volumen: espacio tridimensional que ocupa la materia, medido en metros cúbicos o litros. Temperatura: magnitud proporcional a la energía cinética media de las partículas, expresada en kelvin, $T(\text{K}) = T(^\circ\text{C}) + 273{,}15$.

Temas y conceptos clave

Portada del Tema 2: Mol de átomo y masa molecularSaberes previos: materia en estado gaseosoDefiniciones de presión, volumen y temperaturaMol de átomoMasa molecularEstado gaseosoPresiónVolumenTemperaturaNúmero de AvogadroEcuación de los gases ideales

¿Te fue útil esta página?

Figuras de la página (1)

Ilustración de un científico de cabello oscuro con bata azul y corbata roja, sosteniendo un cuaderno, junto a un matraz de vaso calentado sobre mechero con vapor ascendente y hielo; a su derecha, un modelo de molécula tridimensional multicolor y un círculo ampliado con partículas dispersas que representan el estado gaseoso. — Figura 1 image

Preguntas que la gente también hace

¿Qué es el mol y para qué sirve en química?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Cómo se relacionan presión, volumen y temperatura de un gas?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Cuáles son los lugares de la naturaleza donde existe la materia en estado gaseoso?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Estados de la materia (sólido, líquido, gaseoso, plasma) y cambio de estado
• Sistema internacional de unidades: pascal, litro, kelvin
• Noción de fuerza, superficie y energía cinética
• Concepto de átomo, molécula y fórmula química
• Números en notación científica

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Mol de átomo, molécula y masa molecular: número de Avogadro, masa molar y cálculos de moles a gramos

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Tema 2:

Mol de átomo y masa molecular

Saberes previos

¿En qué lugares de la naturaleza podrías encontrar la materia en estado gaseoso? ¿Podrías definir los siguientes términos: presión, volumen, temperatura?

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