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La constante de masa molar , generalmente denotada por M u , es una constante física definida como la relación entre la masa molar de un elemento (o un compuesto ) y su masa relativa .

El mol y la masa atómica relativa se definieron originalmente en el Sistema Internacional de Unidades (SI) de tal manera que la constante era exactamente1  g / mol . Es decir, el valor numérico de la masa molar de un elemento, en gramos por mol de átomos, era igual a su masa atómica en relación con la constante de masa atómica , m u . Así, por ejemplo, la masa atómica promedio de cloro es aproximadamente35.446 daltons , y la masa de un mol de átomos de cloro era aproximadamente35,446 gramos .

El 20 de mayo de 2019, la definición SI de mol cambió de tal manera que la constante de masa molar ya no es exactamente1 g / mol . Sin embargo, la diferencia es insignificante a todos los efectos prácticos. Según el SI, el valor de M u ahora depende de la masa de un átomo de carbono-12, que debe determinarse experimentalmente. A esa fecha, el valor recomendado por CODATA 2018 de M u es0,999 999 999 65 (30) × 10 −3  kg⋅mol −1 . [1] [2]

La constante de masa molar es importante para escribir ecuaciones dimensionalmente correctas . [3] Si bien uno puede decir informalmente "la masa molar de un elemento M es igual que su peso atómico A ", el peso atómico (masa atómica relativa) A es una cantidad adimensional, mientras que la masa molar M tiene las unidades de masa por mol. Formalmente, M es A multiplicado por la constante de masa molar M u .

Antes de la redefinición de 2019

La constante de masa molar era inusual (pero no única) entre las constantes físicas al tener un valor exactamente definido en lugar de medirse experimentalmente. Según la antigua definición del mol, [4] la masa molar del carbono 12 era exactamente 12 g / mol. De la definición de masa atómica relativa, [5] la masa atómica relativa del carbono 12, que es el peso atómico de una muestra de carbono puro 12, es exactamente 12. La constante de masa molar fue dada por

La constante de masa molar está relacionada con la masa de un átomo de carbono-12 en gramos:

Siendo la constante de Avogadro un valor fijo, la masa de un átomo de carbono-12 depende de la exactitud y precisión de la constante de masa molar.

(La velocidad de la luz es otro ejemplo de una constante física cuyo valor está fijado por las definiciones del Sistema Internacional de Unidades (SI)). [6]

Redefinición posterior a 2019

Debido a que la redefinición de las unidades base del SI en 2019 le dio a la constante de Avogadro un valor numérico exacto, el valor de la constante de masa molar ya no es exacto y estará sujeto a una precisión cada vez mayor con experimentos futuros.

Una consecuencia de este cambio es que la relación previamente definida entre la masa del átomo de 12 C, el dalton , el kilogramo y el número de Avogadro ya no es válida. Uno de los siguientes tuvo que cambiar:

  • La masa de un átomo de 12 C es exactamente 12 daltons.
  • El número de daltons en un gramo es exactamente igual al valor numérico del número de Avogadro: es decir, 1 g / Da = 1 mol ⋅ N A .

La redacción del Noveno Folleto de la IS [Nota 1] implica que la primera declaración sigue siendo válida, lo que significa que la segunda ya no es cierta. La constante de masa molar todavía está muy cerca de1 g / mol , pero ya no es exactamente igual. El Apéndice 2 del Noveno Folleto SI establece que "la masa molar del carbono 12, M ( 12 C), es igual a0.012 kg⋅mol −1 dentro de una incertidumbre estándar relativa igual a la del valor recomendado de N A h en el momento en que se adoptó esta Resolución, a saber4,5 × 10 −10 , y que en el futuro su valor se determinará experimentalmente ", [7] [8] que no hace referencia al dalton y es coherente con cualquiera de las dos afirmaciones.

Ver también

Notas

  1. ^ Una nota a pie de página en la Tabla 8 sobre las unidades que no pertenecen al SI establece: "El dalton (Da) y la unidad de masa atómica unificada (u) son nombres (y símbolos) alternativos para la misma unidad, igual a 1/12 de la masa de un átomo de carbono 12 libre, en reposo y en su estado fundamental ".

Referencias

  1. ^ "Valor CODATA 2018: constante de masa molar" . La referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . 20 de mayo de 2019 . Consultado el 20 de mayo de 2019 .
  2. ^ Mohr, Peter J .; Taylor, Barry N. (2005). "Valores recomendados por CODATA de las constantes físicas fundamentales: 2002". Rev. Mod. Phys. 77 (1): 1–107. arXiv : 1507.07956 . Código Bibliográfico : 2005RvMP ... 77 .... 1M . doi : 10.1103 / RevModPhys.77.1 .
  3. ↑ de Bièvre, Paul; Peiser, H. Steffen (1992). " ' Peso atómico': el nombre, su historia, definición y unidades" (PDF) . Química pura y aplicada . 64 (10): 1535–43. doi : 10.1351 / pac199264101535 .
  4. ^ Oficina internacional de pesos y medidas (2006), El sistema internacional de unidades (SI) (PDF) (8ª ed.), Págs. 114-15, ISBN  92-822-2213-6, archivado (PDF) desde el original el 14 de agosto de 2017
  5. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " masa atómica relativa (peso atómico) ". doi : 10.1351 / goldbook.R05258
  6. ^ Penrose, r (2004). El camino a la realidad: una guía completa de las leyes del universo . Libros antiguos. págs. 410, 411. ISBN 978-0-679-77631-4. "... el estándar más preciso para el medidor está convenientemente definido de modo que hay exactamente 299,792,458 de ellos a la distancia recorrida por la luz en un segundo estándar, dando un valor para el medidor que coincide con mucha precisión con la regla estándar del medidor ahora inadecuadamente precisa en París."
  7. ^ "Resoluciones adoptadas" (PDF) . Bureau international des poids et mesures . Noviembre de 2018. Archivado desde el original (PDF) el 4 de febrero de 2020 . Consultado el 4 de febrero de 2020 .
  8. ↑ Nawrocki, Waldemar (30 de mayo de 2019). Introducción a la metrología cuántica: el sistema SI revisado y los estándares cuánticos . Saltador. pag. 54. ISBN 978-3-030-19677-6.