Las primeras estimaciones de las masas atómicas de los elementos se hicieron por comparación con la masa del elemento químico más ligero conocido, el hidrógeno, al cual se le asignó una masa igual a uno. Así la masa del hidrógeno se estableció arbitrariamente como patrón o unidad de masa atómica. Posteriormente, el hidrógeno fue sustituido por el oxígeno, como nuevo patrón de masa atómica, hasta que en 1960 se adoptó definitivamente como referencia el isótopo de carbono de número másico 12.
Masa atómica
La masa atómica es la masa de un átomo expresada en unidades de masa atómica, siendo:
Una unidad de masa atómica equivale a la doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12. Se simboliza con la letra u, y también recibe el nombre de dalton (Da).
Hay que tener en cuenta que la masa atómica es un valor relativo, pues se obtiene por comparación con la masa del átomo de carbono-12, motivo por el cual es aconsejable referirse a ella como masa atómica relativa. Teniendo en cuenta el concepto de mol y el número de Avogadro se puede establecer la siguiente equivalencia:
1 u o Da equivale a 1,660 538 921 (73) × 10-27 kg.
Además, la masa atómica de un elemento es, en realidad, la masa atómica media de todos los isótopos de ese elemento, teniendo en cuenta la cantidad relativa de cada isótopo, tal como se presenta dicho elemento en la naturaleza. Las masas atómicas relativas de cada uno de los elementos aparecen en cualquier libro de química básica y en todas las tablas periódicas:
La IUPAC publica cada dos años una revisión de las masas atómicas que puede consultarse en este enlace. También puedes descargarte esta tabla (de elaboración propia) con los datos actualizados de 2015:
Masa molecular
La masa molecular es la masa de una molécula expresada en unidades de masa atómica.
La masa molecular es la suma de las masas individuales de los átomos que la componen.
Por ejemplo, la masa molecular del ácido sulfúrico, cuya fórmula es H2SO4, se determina sumando la masa de dos átomos de hidrógeno, un átomo de azufre y cuatro átomos de oxígeno. Siendo sus masas atómicas relativas 1’008 u, 32’06 u y 15’999 u, respectivamente, la masa molecular del ácido sulfúrico será 1’008 · 2 + 32’06 + 15’999 · 4, es decir, 98’072 u.
Composición centesimal de un compuesto
Un compuesto químico se caracteriza por la proporción en la que se combinan los átomos de los elementos que lo componen. Por ello, una vez conocida la fórmula de un compuesto químico es posible calcular su composición centesimal, es decir, el porcentaje en masa correspondiente a cada uno de los elementos que lo forman.
Por ejemplo, en una molécula de ácido sulfúrico, de masa molecular 98’072 u:
- Los dos átomos de hidrógeno aportan una masa de 2 · 1’008 = 2’016 u.
- El átomo de azufre posee una masa de 32’06 u.
- Los cuatro átomos de oxígeno suman una masa de 4 · 15’999 = 63’996 u.
Mediante una sencilla operación (una regla de tres es suficiente), se puede calcular el porcentaje en masa de cada uno de estos elementos en la molécula de ácido sulfúrico: 2’06 % de hidrógeno, 32’69 % de azufre y 65’25 % de oxígeno.
En este enlace encontrarás una herramienta que calcula las masas moleculares y las composiciones centesimales de cualquier compuesto con solo introducir su fórmula.
Ejercicio resuelto: cálculo de masas moleculares y composiciones porcentuales
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