Teorema. Carga molar teórica

 

Factor de conversión

Teorema

Donde:

\( \overset{⇀}{Q}_i\) es la carga eléctrica molar de la sustancia i-ésima medida en culombios sobre mol (C/mol) o en equivalentes sobre mol (eq/mol) o en cargas elementales (e).

\( \overset{⇀}{Q}_x\) es la carga eléctrica molar del elemento x-ésimo medida en culombios sobre mol (C/mol) o en equivalentes sobre mol (eq/mol) o en cargas elementales (e). Sus valores se obtienen de los estados de oxidación en la tabla periódica.

\(si_x\) es el subíndice del elemento en la fórmula molecular, no tiene unidades.

Demostración

La demostración de la carga molar sigue los mismos principios que la de la masa molar [Enlace a la demostración]. Ambas se fundamentan en la idea de conservación de un sistema (la sustancia) en relación con sus componentes (los elementos). Así, del mismo modo en que la masa de un elemento se obtiene multiplicando su masa estándar por el subíndice en la fórmula molecular, en el caso de la carga se aplica el mismo criterio: la carga molar de un elemento multiplicada por su subíndice.

Descripción

La carga molar teórica de un compuesto químico se determina mediante una suma ponderada, en la que cada término corresponde al producto entre la carga molar de un elemento y el subíndice que este ocupa dentro de la fórmula molecular. Este procedimiento se puede expresar en dos lenguajes complementarios: el de los factores de conversión, muy utilizado en química para la resolución práctica de problemas, y el de los teoremas de álgebra, que aporta una visión más formal y estructurada. En ambos casos, el principio es el mismo: descomponer el compuesto en sus constituyentes elementales, asignar a cada uno su valor de carga molar y luego sumarlos en función de la proporción indicada en la fórmula.

El proceso es totalmente análogo al del cálculo de la masa molar, aunque con una diferencia fundamental. Mientras que en la masa molar todas las masas molares de los elementos son magnitudes positivas, en el caso de la carga molar encontramos valores que pueden ser positivos o negativos, dependiendo del número de protones y electrones involucrados. Además, para la mayoría de las moléculas neutras, la suma total de las cargas debe dar cero, garantizando así la neutralidad del compuesto. En contraste, para los iones la situación cambia: si un sistema químico ha perdido electrones presentará una carga positiva, mientras que si los ha ganado mostrará una carga negativa.

Para trabajar con estas magnitudes, resulta útil recordar que en este curso utilizaremos como unidad de medida de la carga química el equivalente (eq), y no directamente el culombio (C). Esta decisión se debe a que el equivalente se encuentra directamente relacionado con la constante de Faraday, valor experimental obtenido en el siglo XIX por Michael Faraday a partir de sus estudios de electrólisis. De este modo, un equivalente corresponde a una cantidad de carga estándar que puede asociarse de manera directa con la cantidad de sustancia, permitiendo una interpretación más clara en el ámbito químico. Así, el concepto de carga molar teórica se convierte en una herramienta fundamental para conectar el mundo microscópico de electrones y protones con los cálculos macroscópicos de la química experimental.