Cantidad de sustancia para niños
La cantidad de sustancia es una forma de medir cuánto "material" hay en algo. No se refiere a la masa (cuánto pesa) ni al volumen (cuánto espacio ocupa), sino a la cantidad de partículas muy pequeñas que lo forman. Estas partículas pueden ser átomos, moléculas, iones o partículas aún más pequeñas como los electrones. Es como contar cuántos granos de arroz hay en un puñado, en lugar de pesarlos. A veces, a la cantidad de sustancia se le llama cantidad química.
La unidad principal para medir la cantidad de sustancia es el mol. El mol es una de las unidades fundamentales del Sistema Internacional de Unidades (SI). Un mol se define como la cantidad de sustancia que contiene tantas partículas como átomos hay en 12 gramos de carbono-12. Este número es gigantesco y se conoce como la Constante de Avogadro, que es aproximadamente 6,022 x 1023 (un 6 seguido de 23 ceros). Es un número tan grande porque los átomos son increíblemente pequeños.
Es importante recordar que la cantidad de sustancia es diferente de la masa o el volumen. Por ejemplo, no decimos "el número de mol" de algo, de la misma manera que no decimos "el número de metros" para referirnos a una longitud.
Existe otra unidad llamada libra mol (lb-mol), que se usa a veces en ingeniería química en los Estados Unidos. Una libra mol equivale a 453.59237 moles.
Contenido
Terminología: ¿De qué partículas hablamos?
Cuando hablamos de la cantidad de sustancia, es muy importante especificar de qué tipo de partículas estamos hablando. Por ejemplo, un mol de cloro puede referirse a átomos de cloro o a moléculas de cloro (que son dos átomos de cloro unidos). Para evitar confusiones, es mejor mencionar la fórmula química o el nombre de la partícula.
Algunos ejemplos de cómo se especifica la cantidad de sustancia son:
- Cantidad de cloroformo, CHCl3
- Cantidad de sodio, Na
- Cantidad de hidrógeno (átomos), H
- n(C2H4)
Cantidades Derivadas: Usando el Mol en Cálculos
El concepto de cantidad de sustancia es muy útil en química para calcular otras propiedades. Cuando la cantidad de sustancia se usa en el denominador de una fórmula, estas se llaman "cantidades molares".
Volumen Molar y Masa Molar
- El volumen molar es el volumen que ocupa un mol de una sustancia.
- La masa molar es la masa de un mol de una sustancia.
Estas cantidades nos ayudan a entender la relación entre la cantidad de partículas y las propiedades que podemos medir en el laboratorio, como el volumen o la masa.
Concentración Molar: ¿Cuánto hay en una solución?
La concentración molar (también llamada concentración de sustancia) nos dice cuántos moles de una sustancia hay disueltos en un cierto volumen de una solución. Es una medida muy importante en química para saber qué tan "fuerte" o "diluida" está una solución. Se expresa comúnmente en moles por litro (mol/L).
Un Viaje por la Historia de la Química
La idea de la cantidad de sustancia se desarrolló a medida que la química moderna avanzaba.
Primeros Pasos y la Idea de Átomos
Desde hace mucho tiempo, los científicos se preguntaban cómo medir la cantidad de materia. En el siglo XVIII, científicos como Mikhail Lomonosov y Carl Friedrich Wenzel empezaron a notar que las sustancias reaccionaban en proporciones fijas.
- En 1789, Antoine Lavoisier introdujo el concepto de elemento químico y la Ley de conservación de la masa, que dice que la masa total de las sustancias no cambia durante una reacción química.
- En 1805, John Dalton propuso su teoría atómica, sugiriendo que la materia está hecha de átomos y que cada elemento tiene átomos con un peso específico. Esto fue clave para entender las proporciones en las que las sustancias se combinan.
El Siglo XIX: Más Descubrimientos
El siglo XIX trajo muchos avances que ayudaron a consolidar la idea de la cantidad de sustancia:
- En 1809, Louis Joseph Gay-Lussac descubrió que los gases reaccionan en volúmenes que tienen una relación de números enteros.
- En 1811, Amedeo Avogadro propuso su famosa Ley de Avogadro, que dice que volúmenes iguales de gases diferentes, bajo las mismas condiciones de temperatura y presión, contienen el mismo número de partículas. Esta idea fue revolucionaria.
- Científicos como Jöns Jakob Berzelius y William Prout trabajaron en determinar los pesos atómicos de los elementos.
- En 1834, Émile Clapeyron estableció la ley de los gases ideales, que relaciona la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad de gas.
- En 1865, Johann Josef Loschmidt hizo la primera estimación del tamaño de las moléculas y del número de moléculas en un volumen de gas.
- En 1893, el químico Wilhelm Ostwald usó por primera vez el término "mol" para describir una unidad de cantidad de sustancia en un libro de texto.
El Siglo XX: Confirmando la Realidad Atómica
A principios del siglo XX, la existencia de los átomos y moléculas ya era ampliamente aceptada, y los científicos se enfocaron en medir con precisión su tamaño y número.
- En 1905, Albert Einstein explicó el movimiento browniano, lo que ayudó a disipar las últimas dudas sobre la realidad física de los átomos.
- En 1909, Jean Baptiste Perrin acuñó el nombre de "constante de Avogadro" y calculó su valor.
- El desarrollo de la espectrometría de masas permitió a los científicos medir con gran precisión las masas de los átomos y las moléculas.
- En 1972, el mol fue oficialmente aprobado como una unidad fundamental del Sistema Internacional de Unidades (SI) para la cantidad de sustancia.
Véase también
En inglés: Amount of substance Facts for Kids
- Fracción molecular
- Unidad de masa atómica
- Masa atómica
- Constante de Avogadro
- Constante de Boltzmann
- Concentración
- Ley de los gases ideales
- Masa molecular
- Concentración molar
- Mol
- Volumen molar
