El mol (símbolo mol) es la unidad básica del Sistema Internacional de
Unidades, que mide la cantidad de sustancia. Está definido como la
cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantos entes
elementales como átomos hay en 0,012 kg del nucleído carbono 12.
La unidad fundamental en todo proceso químico es el átomo (si se trata
de un elemento) o la molécula (si se trata de un compuesto). Dado que el
tamaño de estas partículas (extremadamente pequeño) y su número en
cualquier muestra (extremadamente grande) hacen imposible contar las
partículas individualmente, se precisa de un método para determinarlo de
manera rápida y sencilla. Este método es el pesado.
Dado que un mol de moléculas H
2 equivale a 2 gramos de
hidrógeno, un mol de átomos H será entonces un gramo de este elemento. O
sea que en un gramo de hidrógeno hay 6,02214129 (30) × 10
23 átomos.
Para evitar ambigüedades, en el caso de sustancias macroelementales
conviene por lo tanto indicar, cuando sea necesario, si se trata de
átomos o de moléculas. Por ejemplo: "un mol de moléculas de nitrógeno"
(N
2) equivale a 28 g de nitrógeno. O, en general, especificar el tipo de partículas o unidades elementales a que se refiere.
El mol se puede aplicar a las partículas, incluyendo los fotones,
cuya masa es nula. En este caso, no cabe establecer comparaciones
basadas en la masa.
En los compuestos iónicos también puede utilizarse el concepto de
mol,
aun cuando no están formados por moléculas discretas. En ese caso el
mol equivale al término fórmula-gramo. Por ejemplo: 1 mol de NaCl (58,5
g) contiene N
A iones Na
+ y N
A iones Cl
–, donde N
A es el número de Avogadro.
- Por ejemplo para el caso de la molécula de agua
- Se sabe que en una molécula de H2O hay 2 átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno.
- Se puede calcular su Mr(H2O) = 2 × Ar(H) + Ar(O) = 2 × 1 + 16 = 18, o sea Mr(H2O) = 18 uma.
- Se calcula la masa molecular absoluta = 18 × 1,66 × 10-24g = 2,99 × 10-23g.
- Se conoce su masa molar = M(H2O) = 18 g/mol (1 mol de H2O contiene 18 g, formados por 2 g de H y 16 g de O).
- En un mol de agua hay 6,02214129 (30) × 1023 moléculas de H2O, a la vez que:
- En un mol de agua hay 2 × 6,02214129 (30) × 1023 átomos de H (o sea 2 moles de átomos de hidrógeno) y 6,02214129 (30) × 1023 átomos de O (o sea 1 mol de átomos de oxígeno).
Como se ha dicho, una cierta cantidad de sustancia expresada en moles
se refiere al número de partículas (átomos, moléculas) que la componen,
y no a su magnitud. Así como una docena de uvas contiene la misma
cantidad de frutas que una docena de sandías, un mol de átomos de
hidrógeno tiene la misma cantidad de átomos que un mol de átomos de
plomo, sin importar la diferencia de tamaño y peso entre ellos.