Ver el código de «Masa molar»

La '''masa molar''' (símbolo '''''M''''') de una [[Sustancia química|sustancia]] dada es una [[propiedad física]] definida como su [[masa]] por unidad de [[cantidad de sustancia]].<ref name="GreenBook">[[International Union of Pure and Applied Chemistry]] (1993). ''[[Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry]]'', 2da edición, Oxford: Blackwell Science. {{ISBN|0-632-03583-8}}.</ref> Su [[unidad de medida]] en el [[Sistema Internacional de Unidades|SI]] es [[kilogramo]] por mol (kg/mol o kg·mol<sup>−1</sup>). Sin embargo, por razones históricas, la masa molar es expresada casi siempre en gramos por mol (g/mol).

== Elementos ==

La masa molar de los [[átomo]]s de un [[elemento químico|elemento]] está dado por el [[masa atómica relativa|peso atómico]] de cada elemento<ref name="AtWt">{{Obra citada |título=Atomic Weights of the Elements 2005 |apellidos={{versalita|Wieser}} |nombre=M. E. |url=http://www.iupac.org/publications/pac/2006/pdf/7811x2051.pdf |pub-periódica=Pure and Applied Chemistry |número=11 |volumen=78 |páginas=2051-2066 |DOI=10.1351/pac200678112051 |año=2006}}</ref> multiplicado por la [[constante de masa molar]], ''M''{{su|b=u}}&nbsp;= 1×10<sup>−3</sup>&nbsp;kg/mol&nbsp;= 1&nbsp;g/mol.{{CODATA2010}} Su valor numérico coincide con el de la [[masa molecular]], pero expresado en gramos/mol en lugar de [[unidad de masa atómica|unidades de masa atómica]] (u), y se diferencia de ella en que mientras la masa molecular alude una sola molécula, la masa molar corresponde a un mol (6,022×10<sup>23</sup>) de moléculas. Ejemplos:

:''M''([[Hidrógeno|H]])&nbsp;= 1,007&nbsp;97(7)&nbsp;[[Unidad de masa atómica|u]]&nbsp;× [[Constante de masa molar|1&nbsp;g/mol]]&nbsp;= 1,007&nbsp;97(7)&nbsp;g/mol.
:''M''([[Azufre|S]])&nbsp;= 32,065(5)&nbsp;u&nbsp;× 1&nbsp;g/mol&nbsp;= 32,065(5)&nbsp;g/mol.
:''M''([[Cloro|Cl]])&nbsp;= 35,453(2)&nbsp;u&nbsp;× 1&nbsp;g/mol&nbsp;= 35,453(2)&nbsp;g/mol.
:''M''([[Hierro|Fe]])&nbsp;= 55,845(2)&nbsp;u&nbsp;× 1&nbsp;g/mol&nbsp;= 55,845(2)&nbsp;g/mol.

La multiplicación por la constante de masa molar asegura que el cálculo es [[Dimensión|dimensionalmente]] correcto: los pesos atómicos son cantidades adimensionales (i. e. números puros, sin unidades) mientras que las masas molares tienen asociada una unidad asociada a una [[magnitud física]] (en este caso, g/mol).

Usualmente algunos elementos son encontrados en forma [[molécula|molecular]], como el hidrógeno (H{{su|b=2}}), azufre (S{{su|b=8}}), cloro (Cl{{su|b=2}}), etc. La masa molar de las [[molécula homonuclear|moléculas homonucleares]] es el número de átomos en cada molécula multiplicado por el peso atómico del elemento constante, multiplicado por la constante de masa molar (''M''{{su|b=u}}). Ejemplos:

:''M''(H{{su|b=2}})&nbsp;= 2&nbsp;× 1,007&nbsp;97(7)&nbsp;u&nbsp;× 1&nbsp;g/mol&nbsp;= 2,015&nbsp;88(14)&nbsp;g/mol.
:''M''(S{{su|b=8}})&nbsp;= 8&nbsp;× 32,065(5)&nbsp;u&nbsp;× 1&nbsp;g/mol&nbsp;= 256,52(4)&nbsp;g/mol.
:''M''(Cl{{su|b=2}})&nbsp;= 2&nbsp;× 35,453(2)&nbsp;u&nbsp;× 1&nbsp;g/mol&nbsp;= 70,906(4)&nbsp;g/mol.

== Compuestos ==

La masa molar de un [[compuesto químico|compuesto]] está dada por la suma de los pesos atómicos estándar de los átomos que forman el compuesto, multiplicado por la [[constante de masa molar]] (''M''{{su|b=u}}). Ejemplo:
:''M''([[cloruro de sodio|NaCl]])&nbsp;= [22,989&nbsp;769&nbsp;28(2)&nbsp;+ 35,453(2)]&nbsp;× 1&nbsp;g/mol&nbsp;= 58,443(2)&nbsp;g/mol.
:''M''([[Disacárido|C{{su|b=12}}H{{su|b=22}}O{{su|b=11}}]])&nbsp;= ([12&nbsp;× 12,010&nbsp;7(8)]&nbsp;+ [22&nbsp;×1,007&nbsp;94(7)]&nbsp;+ [11&nbsp;×15,999&nbsp;4(3)])&nbsp;× 1&nbsp;g/mol&nbsp;= 342,297&nbsp;(14)&nbsp;g/mol.

Se puede nombrar como una masa molar promedio para mezclas de compuestos.<ref name="GreenBook" /> Esto es particularmente importante en la [[ciencia de polímeros]], donde moléculas de un [[polímero]] pueden tener distinto número de [[monómero]]s (polímeros no uniformes).<ref>{{Cita publicación |título=Note on the terminology for molar masses in polymer science |apellidos=Unión Internacional de Química Pura y Aplicada |publicación=J. Polym. Sci., Polym. Lett. Ed. |volumen=22 |número=1 |páginas=57 |bibcode=1984JPoSL..22...57. |doi=10.1002/pol.1984.130220116 |año=1984}}</ref><ref>{{Cita libro |apellidos={{versalita|Metanomski}} |nombre=W. V. |título=Compendium of Macromolecular Nomenclature |año=1991 |editorial=Blackwell Science |isbn=0-632-02847-5 |ubicación=Oxford |páginas=47-73}}</ref>

== Mezclas ==

La masa molar promedio de [[mezcla]]s <math>\bar{M}</math> pueden ser calculados mediante las [[fracción molar|fracciones molares]] (x<sub>i</sub>) de los compuestos y sus masas molares (M<sub>i</sub>) como sigue:
:<math> \bar{M} = \sum_i x_i M_i</math>

También puede ser calculado a partir de la [[fracción de masa]] (w<sub>i</sub>) de los compuestos:
:<math> 1/\bar{M} = \sum_i \frac{{w_i}}{{M_i}}</math>

Por ejemplo, la masa molar promedio del [[aire]] seco es 28,97 g/mol.

== Cantidades relacionadas ==

La masa molar está fuertemente relacionada con la masa molar relativa (''M''{{su|b=r}}) de un compuesto y con las [[masa atómica|masas atómicas estándar]] de los elementos constituyentes. Sin embargo, debe ser distinguida de la [[masa molecular]], la cual es la masa de ''una molécula'' de una composición [[isótopo|isotópica]] particular, y no está directamente relacionada con la [[masa atómica]], que es la masa de ''un átomo'' de cierto isótopo. El [[unidad de masa atómica|dalton]] (Da), es usado a veces como unidad de la masa molar, especialmente en [[bioquímica]], con la definición 1&nbsp;Da&nbsp;= 1&nbsp;g/mol, a pesar del hecho de que estrictamente es una constante de masa (1&nbsp;Da&nbsp;= 1&nbsp;u&nbsp;= 1,660&nbsp;538&nbsp;921(73)×10<sup>−27</sup>&nbsp;kg).<ref name="SI">{{Obra citada |título=The International System of Units (SI) |apellidos=International Bureau of Weights and Measures |url=http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf |edición=8.ª |página=126 |ISBN=92-822-2213-6 |año=2006}}</ref><ref name=CODATA2010/>

El '''peso molecular''' (P.M.) es un antiguo término para lo que ahora se llama, más correctamente, '''masa molar relativa''' (''M''{{su|b=r}}).<ref>{{GoldBookRef|title=relative molar mass|url=http://goldbook.iupac.org/R05270.html}}</ref> Es una [[magnitud adimensional|cantidad adimensional]] igual a la masa molar dividida por la [[constante de masa molar]]. La definición técnica es que la masa molar relativa es una masa molar medida en una escala donde la masa molar de un átomo no enlazado de [[carbono-12]], en reposo y en su estado fundamental, es 12. La primera definición es equivalente a la completa, debido a la manera en que está definida la constante de masa molar.

=== Peso ===

{{AP|masa molecular}}

La [[masa molecular]] (''m'') es la masa de determinada molécula: se mide en [[unidad de masa atómica|daltons]] (Da) o unidad de masa atómica unificada (u).<ref name="SI" /> Moléculas diferentes de un mismo compuesto pueden tener masas moleculares distintas debido a que este puede contener diferentes [[isótopo]]s de un mismo elemento. La masa molar es una medida del promedio de la masa molecular de todas las moléculas de una muestra, y generalmente es la medida más apropiada para trabajar con cantidades macroscópicas (que pueden ser pesadas) de una sustancia.

La masas moleculares se calculan a partir de las [[masa atómica relativa|masas atómicas relativas]]<ref>{{Cita web |url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/Compositions/stand_alone.pl?ele=&all=all&ascii=html&isotype=some |título=Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements |fechaacceso=14 de octubre de 2007 |editorial=Instituto Nacional de Estándares y Tecnología}}</ref> de cada [[nucleido]], mientras que las masas molares se calculan a partir del [[masa atómica relativa|peso atómico]] de cada elemento. El peso atómico considera la distribución isotópica de cada elemento en una muestra dada (habitualmente se asume que es "normal"). Por ejemplo, el [[molécula de agua|agua]] tiene una masa molar de 18,015&nbsp;3(3)&nbsp;g/mol; sin embargo, moléculas individuales de agua tienen masas entre 18,010&nbsp;564&nbsp;686&nbsp;3(15)&nbsp;u y 22,027&nbsp;736&nbsp;4(9)&nbsp;u, pertenecientes a las composiciones isotópicas <sup>1</sup>H{{su|b=2}}<sup>16</sup>O y [[deuterio|²H]]{{su|b=2}}<sup>18</sup>O, respectivamente.

La distinción entre masa molar y masa molecular es importante debido a que las masas moleculares relativas pueden medirse directamente mediante [[espectrometría de masas|espectometría]], a menudo con una precisión de pocas [[partes por millón]]. Esta precisión es suficiente para determinar directamente la [[fórmula química]] de una molécula.<ref>{{Cita web |url=http://www.rsc.org/Publishing/ReSourCe/AuthorGuidelines/ArticleLayout/sect3.asp |título=Author Guidelines - Article Layout |fechaacceso=14 de octubre de 2007 |editorial=RSC Publishing}}</ref>

== Usos en la síntesis de ADN ==

{{referencias|t=20121001022622|física}}

El término ''peso atómico'' tiene un significado específico cuando se utiliza en el contexto de la síntesis de ADN:

El término '''peso fórmula''' (F.W. del inglés ''formula weight'') tiene un significado específico cuando se utiliza en el contexto de la síntesis del ADN: mientras que una nucleobase [[fosforamidita]] individual que ha de añadirse a un polímero de ADN cuenta con grupos protectores y tiene su ''peso molecular'' estimado que incluye estos grupos, la cantidad de peso molecular añadida finalmente por esta nucleobase a un polímero de ADN se denomina ''peso fórmula'', es decir, el peso molecular de esta nucleobase dentro del polímero de ADN menos los grupos protectores.

== Precisión e incertidumbres ==

La precisión con que se conoce cada masa molar depende de la precisión de los pesos atómicos con los que es calculada. Se conoce la mayoría de los pesos atómicos a una precisión de al menos una parte en 10&nbsp;000, siendo esta a menudo mucho mejor.<ref name="AtWt" /> Sin embargo, el peso atómico del [[litio]] es una notable y seria excepción.<ref>{{Cita libro |apellidos={{versalita|Greenwood}} |nombre=Norman N. |título=Chemistry of the Elements |año=1997 |editorial=Butterworth-Heinemann |isbn=0080379419 |edición=2.ª |página=21 |apellidos2={{versalita|Earnshaw}} |nombre2=Alan}}</ref> La precisión es adecuada para casi todos los usos químicos normales: es más preciso que la mayoría de los [[ensayo químico|análisis químicos]], y supera la pureza de la mayoría de los reactivos de laboratorio.

La precisión de los pesos atómicos, y por ende de las masas molares, está limitado por el conocimiento de la distribución [[isótopo|isotópica]] del elemento. Si se requiere de un valor más preciso, es necesario determinar la distribución isotópica de la muestra investigada, la cual puede ser diferente de la distribución estándar usada para calcular el peso atómico estándar. Las distribuciones isotópicas de elementos diferentes de una muestra no son necesariamente independientes entre sí: por ejemplo, una muestra que ha sido [[destilación|destilada]] estará [[Separación isotópica|enriquecida]] en el isótopo más liviano de todos los elementos presentes. Esto complica el cálculo de la [[cifras significativas|incertidumbre estándar]] de la masa molar.

Una útil convención para el trabajo común de laboratorio es poner entre paréntesis dos posiciones decimales de las masas molares para todos los cálculos. Esto es más riguroso de lo que usualmente es requerido, pero evita caer en [[error de redondeo|errores de redondeo]] al realizar los cálculos. Cuando la masa molar es mayor a 1000&nbsp;g/mol, raramente es apropiado usar más de una posición decimal. Estas convenciones son seguidas en la mayoría de los valores tabulados de masas molares.<ref>Véase, por ejemplo, {{Cita libro |título=Handbook of Chemistry and Physics |fecha=1972 |editorial=Chemical Rubber Co. |editor={{versalita|Weast}}, R. C. |ubicación=Cleveland, OH |edición=53.ª}}</ref>

== Medición ==

Las masas molares casi nunca se miden directamente. En vez de eso, pueden ser calculadas a partir de las masas atómicas estándar, las cuales son listadas con frecuencia en catálogos de química y [[Ficha de datos de seguridad|fichas de datos de seguridad]] (FDS). Las masas molares típicamente varían entre:
*1-238&nbsp;g/mol para átomos de elementos no sintéticos.
*10-1000&nbsp;g/mol para [[molécula pequeña|compuestos sencillos]].
*1000-5000,000&nbsp;g/mol para [[polímero]]s, [[proteína]]s, fragmentos de [[ácido desoxirribonucleico|ADN]], etc.

Si bien las masas molares son casi siempre, en la práctica, calculadas a partir de los pesos atómicos, también pueden ser medidas en ciertos casos. Tales mediciones son mucho menos precisas que las mediciones modernas de [[espectrometría de masas|espectromía de masas]] utilizadas para medir los pesos atómicos, y prácticamente solo son de interés histórico. Todos los procedimientos confían en las [[Propiedad coligativa|propiedades coligativas]], y cualquier [[Disociación (química)|disociación]] del compuesto debe ser tomada en cuenta.

=== Densidad de vapor ===

La medición de la masa molar por [[densidad relativa|densidad de vapor]] confía en el principio, enunciado originalmente por [[Amedeo Avogadro]], que iguales volúmenes de gases, bajo idénticas condiciones, contienen igual cantidad de partículas. Este principio se incluye en la [[ley de los gases ideales]]:

:<math>pV = nRT\ </math>

donde n es la [[cantidad de sustancia]]. La densidad de vapor (ρ) está dada en términos de:

:<math>\rho = {{nM}\over{V}}\ </math>

Combinando estas dos ecuaciones se obtiene la expresión para la masa molar en términos de la densidad de vapor para condiciones conocidas de [[presión]] y [[temperatura]]:

:<math>M = {{RT\rho}\over{p}}\ </math>

=== Descenso crioscópico ===

El [[punto de congelación]] de una [[disolución]] es inferior que el del [[disolvente|solvente]] puro, y el [[descenso crioscópico]] (ΔT) es directamente proporcional a la [[molaridad]] de la disolución. Cuando la composición está expresada como [[concentración#molalidad|molalidad]], la constante proporcional es conocida como la [[constante crioscópica]] (K{{su|b=f}}) y es característica para cada solvente. Si w representa el [[fracción de masa|concentración porcentual en peso]] de un [[soluto]] en disolución, y suponiendo que el soluto no está disuelto, la masa molar está dada por:

:<math>M = {{wK_f}\over{\Delta T}}\ </math>

=== Aumento ebulloscópico ===

El [[punto de ebullición]] de una disolución de un soluto no [[Volatilidad (química)|volátil]] es mayor que el de un solvente puro, y el [[aumento ebulloscópico]] (ΔT) es directamente proporcional a la [[molaridad]] de las disoluciones. Cuando la concentración está expresada en [[molalidad]], la constante de proporcionalidad es conocida como [[constante ebulloscópica]] (K{{su|b=b}}) y es característica para cada solvente. Si ''w'' representa la [[fracción de masa|concentración porcentual en peso]] de una disolución, y suponiendo que soluto no está disuelto, la masa molar se obtiene por:

:<math>M = {{wK_b}\over{\Delta T}}.\ </math>

== Referencias ==
{{listaref}}

== Enlaces externos ==
* [http://www.chem4free.info/calculators/molarmass.htm Calculadora en línea de masa molar]. Muestra su incertidumbre y las operaciones.
* [http://chemistry-in-excel.jimdo.com Extensión para Microsoft Excel para cálculo de peso atómico y estequiometría] {{Wayback|url=http://chemistry-in-excel.jimdo.com/ |date=20110511073820}} Incluye el peso atómico promedio e isotópico.

{{Control de autoridades}}
[[Categoría:Cantidades molares]]
[[Categoría:Masa]]
[[Categoría:Conceptos fundamentales de la química]]