Instrucciones
Usted tiene las siguientes opciones en este simulador para moléculas pequeñas tanto inorgánicas como orgánicas.
- En la parte superior, aparecen los botones 2D y 3D para que pueda observar el modelo en dos o tres dimensiones.
- A continuación se presenta el modelo en dos o tres dimensiones.
- "Search" puede ser utilizado para buscar alguna molécula, escribiendo el nombre en inglés, por ejemplo al escribir, sulphuric acid (ácido sulfúrico).
- Color de fondo, sirve seleccionar el color del fondo del modelo en tres dimensiones.
- Girar X, Y, Z, para girar el modelo en tres dimensiones en los ejes x, y, z.
- Alambres, varillas y pelotas y varillas, para cambiar el modelo en tres dimensiones en esas representaciones.
- Energía, aparce en la parte superior la energía de la molécula en kJ/mol o kcal/mol.
- Minmizar por MMFF94, normalmente las estructuras iniciales que se crean en los simuladores poseen energías mucho mayores a las que tendría un objeto real, por esta razón, se utilizan algoritmos para calcular las posiciones y fuerzas originales, con el objetivo de minimizarlas y que sean más realistas.
- Arrastrar Minimizar, usted puede arrastrar un átomo, soltarlo y entonces el sistema hace un cálculo de minimización de energía.
- Superficie VDW, La superficie de van der Waals de una molécula es una representación abstracta o modelo de esa molécula, que ilustra dónde, en términos muy generales, podría haber una superficie para la molécula en función de los cortes duros de los radios de van der Waals para átomos individuales, y representa una superficie a través de la cual la molécula podría concebirse interactuando con otras moléculas.
- PEM es el mapa de potencial electrostático.
- Cargas parciales, para ver el valor de la carga relativa positiva o negativa de cada átomo.
- Tetraedros, para el caso que exista alguna átomo tetraédrico.
- Dipolos enlaces, para ver el los dipolos de todos los enlaces.
- Dipolo molecular, para ver el momento dipolar resultante de toda la molécula.
- Botón 2D, cuando escoge el botón 2D, la aplicación tiene su propio menú y quedan inhabilitados todos los botones 3D.
Estequiometría
El mol y el número de Avogadro
Los átomos y las moléculas son tan pequeños que los químicos rara vez pueden tratarlos uno por uno. Cuando pesamos incluso una cantidad muy pequeña de un compuesto, hay un gran número de unidades fórmula presentes. La unidad fórmula puede ser átomos, moléculas o iones. Para superar este problema, los químicos definieron hace mucho tiempo una unidad llamada mol. Un mol es la cantidad de sustancia que contiene tantos átomos, moléculas o iones, que hay átomo en exactamente 12 g de carbono-12. El punto importante aquí es que si estamos tratando con un mol de átomos de hierro, un mol de moléculas de metano o un mol de iones de sodio, un mol siempre contiene el mismo número de unidades de fórmula. Estamos acostumbrados a los factores de ampliación en situaciones en las que hay un gran número de unidades involucradas en el conteo. Contamos huevos por docena y lápices por bruto. Así como la docena (12 unidades) es un factor de escala útil para los huevos y el bruto (144 unidades) es un factor de escala útil para los lápices, el lunar es un factor de escala útil para átomos y moléculas. Pronto veremos que el número de unidades es mucho mayor para un lunar que para una docena o un bruto.
Un mol es un número de partículas, tal como lo es una docena, de hecho, al mol se le ha considerado como ”la docena química”. El valor exacto del número de partículas en un mol es un valor muy grande. Se utiliza la letra N para representar este número de partículas. Se puede decir entonces, que así como decimos que hay 12 naranjas en una docena, que hay N átomos en un mol de átomos. Así como hay 12 objetos o cosas, en una docena, hay un número N de partículas en un mol.
Por ejemplo:
- Un mol de átomos de sodio contiene N átomos de sodio.
- Un mol de iones de sodio (Na+) contiene N iones de sodio.
- Un mol de moléculas de agua contiene N moléculas.
- Un mol de electrones contiene N electrones.
Tal como fue establecido previamente de que todos los átomos de sodio tenían el mismo promedio de masa, un mol de átomos de sodio tendrá siempre la misma masa, un mol de moléculas de agua tendrá siempre la misma masa.
Así como la masa relativa de los átomos está basada en el promedio del carbono-12, igualmente es el mol. Esto es, el número N es el número de átomos que hay en cierta cantidad constante de carbono-12. Esta cantidad es tomada como el peso atómico del carbono-12 (12.0000) expresado en gramos. Entonces, el número N es igual al número de átomos que hay exactamente en 12 gramos de carbono-12.
Ahora que ya se definió el mol, consideremos el valor real de N. Se ha encontrado experimentalmente, por difracción de rayos x y otros métodos, que el número de átomos en 12 g exactos de carbono-12 es 6.02 x 1023. Este número es conocido como número de Avogadro.
Así un mol de unidades fórmula contiene 6.02 x 1023 de estas unidades, así sean átomos, moléculas, grupos de iones o lo que sea. La masa de 6.02 x 1023 unidades fórmula (átomos, moléculas, iones, etc.) es por tanto el peso fórmula expresado en gramos.
La masa de un mol de una sustancia en algunas ocasiones se le llama masa molar. El concepto de mol, nos da además una forma de expresar el peso atómico, peso molecular o peso fórmula como gramos por mol (g/mol). Normalmente se usa más el término de peso fórmula, aunque se conozca que la sustancia exista en forma molecular.
Al realizar cálculos es importante tener en claro los siguientes aspectos:
- El peso fórmula del átomo de hidrógeno (H) es 1.0079 uma
- El peso fórmula de la molécula de hidrógeno (H2) es 2.0158 uma
- Un mol de átomos de H = 1.0079 g
- Un mol de moléculas de H2 = 2.0158 g
- El peso fórmula del NaCl es 58.5 por lo tanto un mol de NaCl es 58.5 g.
Calcular el número de moles de NaOH en 85.0 gr de NaOH
- Solución: El peso fórmula del NaOH es 40.0; por tanto hay 40.0 g en un mol. Entonces, el número de moles en 85.0 g de NaOH se calcula como:
Calcular la masa en gramos de 0.720 moles de Ca3(PO4)2.
- Solución: El peso fórmula del Ca3(PO4)2 es 310 g. Entonces la masa de 0.720 moles se calcula como:
Calcular la masa en kilogramos de 3.25 mmoles de H2O.
- Solución:
¡Atención!
Número de Avogadro
El valor 6.02 x 1023 se llama número de Avogadro en honor a este químico-físico pionero en el trabajo de estequiometría.
En las ecuaciones matemáticas el número de moles se representa con el símbolo n. En general,
1 mol de X = 6.023 x 1023
A continuación se muestran algunos ejemplos:
- 1 mol de átomos de argón = 6.023 x 1023 átomos
- 1 mol de moléculas de CH4 = 6.023 x 1023 moléculas de CH4
- 1 mol de iones de Mg+2 = 6.023 x 1023 iones de Mg+2
- 1 mol de unidades fórmula de NaCl = 6.023 x 1023 unidades fórmula de NaCl
Para la mayoría de cálculos, los valores de las masas deben ser redondeados al número de cifras significativas correspondiente.
Es totalmente correcto referirse a la masa atómica en gramos de un elemento y a la masa molar expresada en gramos de un compuesto como su masa atómica y masa molar respectivamente.
Ejercicio
Utilizando su tabla periódica, determine la masa molar de los siguientes compuestos redondeando a dos decimales:
1 Cd(NO3)2
2 CH3(CH2)4Br
3 (NH4)2SO4
4 (CH3CH2CH2)2O
5 CuSO4.5H2O