La masa molar de una molécula

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La masa molar teórica de una molécula constituye un atajo para determinar la masa correspondiente a un mol de moléculas, no mediante procedimientos experimentales como los desarrollados por Cannizzaro, sino a partir de la información disponible en la tabla periódica estándar.

Para ello, es necesario contar con la fórmula molecular, que proporciona los subíndices de cada elemento, así como con los valores tabulados en la tabla periódica. Es importante recordar que aún persiste cierta ambigüedad terminológica en torno a los llamados “pesos atómicos”. En este contexto, los valores que la tabla periódica presenta como peso atómico o masa atómica deben interpretarse como la masa molar promedio del elemento, correspondiente a su composición isotópica en la corteza terrestre.

Aunque estos valores suelen presentarse sin unidades, los textos de química los asocian tradicionalmente con la unidad de masa atómica (uma). En este desarrollo, dichos valores se interpretarán indistintamente como dalton (u) o como g/mol, en función del contexto y de la magnitud que se desee representar.

[Teorema de masa molar teórica] (2) Factor marcado Álgebra simbólica

La fórmula de la masa molar teórica de una molécula promedio queda definida en términos de dos tipos de constantes: una perfecta, correspondiente al subíndice estequiométrico, y otra imperfecta o medida, asociada a la masa molar promedio de cada elemento, la cual depende de su composición isotópica. En consecuencia, las cifras significativas del resultado están determinadas por la precisión de dichas masas molares de los elementos.

No obstante, aunque en la actualidad muchas de estas magnitudes se conocen con alta precisión, por convención se suelen redondear a dos decimales de confianza o incluso a valores enteros, dependiendo del nivel de exactitud requerido. Como regla general, si el ejercicio no especifica un criterio distinto, los cálculos deben realizarse utilizando dos decimales de confianza.

Ejemplo 1. Calcule la masa molar del (a) dioxígeno O2, (b) el agua H2O, (c) el dióxido de carbono CO2 y (d) el ácido sulfúrico H2SO4. Etapa analítica. Usaremos os teoremas FM.2 y AS.2; la variable dependiente es directamente lo que nos piden en la pregunta, y por ende podemos aplicarlos directamente. Las masas molares de los elementos promedio se encuentran en la tabla periódica como peso atómico o masa atómica. Etapa numérica por factor de conversión. (a) dioxígeno O2 \[ \frac{(2 \times 16.00)\ \color{Indigo} \text{g} \ \color{NavyBlue} \text{O}_2}{1\ \color{Indigo} \text{mol} \ \color{NavyBlue} \text{O}_2} = \frac{32.00\ \color{Indigo} \text{g} \ \color{NavyBlue} \text{O}_2}{1\ \color{Indigo} \text{mol} \ \color{NavyBlue} \text{O}_2} \] (b) el agua H2O  \[ \frac{(2 \times 1.01 + 16.00)\ \color{Indigo} \text{g} \ \color{NavyBlue} \text{H}_2\text{O}}{1\ \color{Indigo} \text{mol} \ \color{NavyBlue} \text{H}_2\text{O}} = \frac{18.02\ \color{Indigo} \text{g} \ \color{NavyBlue} \text{H}_2\text{O}}{1\ \color{Indigo} \text{mol} \ \color{NavyBlue} \text{H}_2\text{O}} \] (c) el dióxido de carbono CO2 \[ \frac{(12.01 + 16.00 \times 2)\ \color{Indigo} \text{g} \ \color{NavyBlue} \text{CO}_2}{1\ \color{Indigo} \text{mol} \ \color{NavyBlue} \text{CO}_2} = \frac{44.01\ \color{Indigo} \text{g} \ \color{NavyBlue} \text{CO}_2}{1\ \color{Indigo} \text{mol} \ \color{NavyBlue} \text{CO}_2} \] (d) el ácido sulfúrico H2SO4. \[ \frac{(1.01 \times 2 + 32.07 + 16.00 \times 4)\ \color{Indigo} \text{g} \ \color{NavyBlue} \text{H}_2\text{SO}_4}{1\ \color{Indigo} \text{mol} \ \color{NavyBlue} \text{H}_2\text{SO}_4} = \frac{98.09\ \color{Indigo} \text{g} \ \color{NavyBlue} \text{H}_2\text{SO}_4}{1\ \color{Indigo} \text{mol} \ \color{NavyBlue} \text{H}_2\text{SO}_4} \] Etapa numérica por álgebra simbólica. (a) dioxígeno O2 \[ M(\color{NavyBlue} \text{O}_2\color{black}) = (2 \times 16.00)\ \color{Indigo} \text{u} \color{black}= 32.00\ \color{Indigo} \text{u} \] (b) el agua H2O \[ M(\color{NavyBlue} \text{H}_2\text{O}\color{black}) = (2 \times 1.01 + 16.00)\ \color{Indigo} \text{u} \color{black}= 18.02\ \color{Indigo} \text{u} \] (c) el dióxido de carbono CO2 \[ M(\color{NavyBlue} \text{CO}_2\color{black}) = (12.01 + 16.00 \times 2)\ \color{Indigo} \text{u} \color{black} = 44.01\ \color{Indigo} \text{u} \] (d) el ácido sulfúrico H2SO4. \[ M(\color{NavyBlue} \text{H}_2\text{SO}_4\color{black}) = (1.01 \times 2 + 32.07 + 16.00 \times 4)\ \color{Indigo} \text{u} \color{black}= 98.09\ \color{Indigo} \text{u} \]

Masas molares de una entidad

Además de los cálculos elementales, en ocasiones es necesario abordar situaciones más complejas. Una de ellas consiste en calcular la masa molar de una entidad específica, ya sea de un isótopo o de un elemento, a partir del conocimiento del resto del sistema. 

[Teorema de masa molar teórica]

Masa molar de un isótopo incógnita en función de la masa molar del elemento promedio (4) Factor marcado

Miremos un ejemplo.

Ejemplo 2. Un compuesto de un no metal y oxígeno tiene una masa molar de 44.01 u, si sabemos que hay un átomo de x por cada dos oxígenos, calcule la masa molar del elemento y determine su identidad más probable. Asuma que el peso atómico del oxígeno es de 16.00. Etapa analítica. Usaremos la serie de teoremas (4) dados en [Teorema de masa molar teórica]. Etapa numérica por factor marcado. Al buscar en la tabla periódica por peso atómico 12.01, el elemento más probable es carbono. Etapa numérica por algebra simbólica. Al buscar en la tabla periódica por peso atómico 12.01, el elemento más probable es carbono.

Ejemplo 3. Calcule la cantidad de sustancia en moles presente en 500 mg de CaCO₃. Considere los pesos atómicos: Ca = 40, C = 12 y O = 16. Exprese el resultado con dos cifras significativas. Etapa analítica. Usaremos la serie de teoremas (2) dados en [Teorema de masa molar teórica].  Para calcular la masa molar teórcia y luego despejaremos cantidad de sustancia de [Axioma de masa molar]. Etapa numérica por factor marcado. Paso 1. Masa molar de la sustancia teórica Paso 2. Cantidad de sustancia Etapa numérica por algebra simbólica. Paso 1. Masa molar de la sustancia teórica Paso 2. Cantidad de sustancia: ten en cuenta que podemos afirmar que g/u = mol de forma directa.

Referencias

Atkins, P., & de Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (10th ed.). Oxford University Press.

Atkins, P., & de Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (10th ed.). Oxford University Press.

Chang, R., & Goldsby, K. (2016). Química (12ª ed.). McGraw-Hill.

García García, J. L. (2025). Dimensional Analysis in Chemistry Textbooks 1900–2020 and an Algebraic Alternative. Educación Química, 36(1), 82–108.

IUPAC. (2019). Compendium of Chemical Terminology (Gold Book).

Petrucci, R. H., Herring, F. G., Madura, J. D., & Bissonnette, C. (2017). General Chemistry: Principles and Modern Applications (11th ed.). Pearson.

Smith, J. G. (2010). General, Organic, and Biological Chemistry (2nd ed.). McGraw-Hill.