Conceptos de Masa Fórmula y Mol de los Compuestos

Masa Fórmula de los Compuestos Covalentes

Las fórmulas químicas representan la composición elemental de las sustancias. En el caso de los compuestos covalentes, la fórmula representa el número y tipo de átomos que componen una sola molécula de la sustancia; por lo tanto, la masa fórmula puede denominarse correctamente como masa molecular. La fórmula molecular del cloroformo (CHCl₃), un compuesto covalente, indica que una sola molécula contiene un átomo de carbono, un átomo de hidrógeno y tres átomos de cloro. La masa molecular promedio de una molécula de cloroformo es igual a la suma de las masas atómicas promedio de estos átomos:

Masa Fórmula de los Compuestos Iónicos

Los compuestos iónicos se componen de cationes y aniones discretos que se combinan en proporciones para producir materia a granel eléctricamente neutra. La masa fórmula para un compuesto iónico se calcula de la misma manera que la masa fórmula para compuestos covalentes: Sumando las masas atómicas medias de todos los átomos de la fórmula del compuesto. Sin embargo, la fórmula de un compuesto iónico no representa la composición de una molécula discreta, por lo que no puede denominarse correctamente ‘masa molecular’.

Por ejemplo, la sal común de mesa o el cloruro de sodio (NaCl) es un compuesto iónico formado por cationes de sodio (Na⁺) y aniones de cloruro (Cl⁻) combinados en una relación de 1:1. La masa fórmula para este compuesto se calcula agregando las masas atómicas medias de sus elementos constituyentes:

Al calcular la masa fórmula de un compuesto iónico, se utilizaron las masas medias de átomos de sodio y cloro neutros, en lugar de las masas de cationes de sodio y aniones de cloruro. Aunque un catión de sodio tiene una masa ligeramente más pequeña que un átomo de sodio (ya que le falta un electrón), esta diferencia será compensada por el hecho de que un anión de cloruro es ligeramente más grande que un átomo de cloro (debido al electrón extra). Además, la masa de un electrón es insignificante con respecto a la masa de un átomo típico.

Composición Porcentual de la Masa

La composición elemental de un compuesto define su identidad química y las fórmulas químicas son la manera más concisa de representar esta composición elemental. El porcentaje de masa de cada elemento del compuesto se denomina porcentaje de masa de ese elemento en particular. La composición porcentual se puede calcular dividiendo la masa de cada elemento entre la masa total del compuesto y, a continuación, convirtiéndola en un porcentaje.

La composición porcentual es útil para evaluar la abundancia relativa de un elemento dado en diferentes compuestos de fórmulas conocidas. Mientras se conozca la fórmula molecular o empírica del compuesto en cuestión, la composición porcentual puede derivarse de las masas atómicas o molares de los elementos del compuesto. 

Por ejemplo, una molécula de ácido nítrico (HNO₃) contiene un átomo de nitrógeno que pesa 14,01 uma, un átomo de hidrógeno que pesa 1,008 uma y tres átomos de oxígeno que pesan (3 × 16,00 uma) = 48,00 uma. La masa fórmula del ácido nítrico es por lo tanto (14,01 uma + 1,008 uma + 48,00 uma) = 63,02 uma, y su composición porcentual es:

Este texto ha sido adaptado de Openstax, Química 2e, Sección 3.1: Masa Fórmula y el Concepto Mol y Openstax, Química 2e, Sección 3.2: Determinación de fórmulas empíricas y moleculares.