¿Alguna vez te has preguntado cuántos átomos hay en una gota de agua o cuántas moléculas hay en una sola gota? La respuesta depende de su definición del volumen de una gota de agua. Las gotas de agua varían dramáticamente en tamaño, por lo que este número inicial define el cálculo. El resto es un simple cálculo de química.
Usemos el volumen de una gota de agua que usa la comunidad científica. El volumen promedio aceptado de una gota de agua es exactamente de 0,05 ml. Resulta que hay más de 1,5 sextillones de moléculas en una gota de agua y más de 5 sextillones de átomos por gota.
Pasos para calcular el número de átomos y moléculas en una gota de agua
Estos son los pasos que se usan para realizar el cálculo para determinar cuántas moléculas y cuántos átomos hay en un volumen de agua:
Fórmula química del agua
Para calcular el número de moléculas y átomos en una gota de agua, debe conocer la fórmula química del agua. Hay dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno en cada molécula de agua, por lo que la fórmula H2O. Por lo tanto, cada molécula de agua contiene 3 átomos.
Masa molar de agua
Determinar la masa molar del agua. Haga esto sumando la masa de los átomos de hidrógeno y los átomos de oxígeno en un mol de agua buscando la masa atómica de hidrógeno y oxígeno en la tabla periódica. La masa de hidrógeno es de 1,008 g/mol y la masa de oxígeno es de 16,00 g/mol, por lo que la masa de un mol de agua:
masa de agua = 2 x masa de hidrógeno + masa de oxígeno
masa de agua = 2 x 1,008 + 16
agua en masa = 18,016 /mol
En otras palabras, un mol de agua tiene una masa de 18,016 gramos.
Densidad del agua
Usamos la densidad del agua para determinar la masa de agua por unidad de volumen. La densidad del agua en realidad varía según las condiciones (el agua fría es más densa, el agua tibia es menos densa), pero el valor que se usa normalmente en los cálculos es de 1,00 gramos por mililitro (1 g/ml). O bien, 1 mililitro de agua tiene una masa de 1 gramo. Una gota de agua es de 0,05 mL de agua, por lo que su masa sería de 0,05 gramos.
Un mol de agua es 18,016 gramos, por lo que en 0,05 gramos el número de moles es:
moles de agua = 0,05 gramos x (1 mol / 18,016 gramos)
moles de agua = 0,002775 moles
Usando el número de Avogrado
Finalmente, usamos el número de Avogadro para determinar la cantidad de moléculas en una gota de agua. El número de Avogadro nos dice que hay 6,022 x 10^23 moléculas de agua por mol de agua. Entonces, a continuación calculamos cuántas moléculas hay en una gota de agua, que determinamos que contiene 0,002775 moles:
Moléculas en una gota de agua = (6,022 x 10^23 moléculas/mol) x 0,002275 moles
moléculas en una gota de agua = 1,67 x 10^21 moléculas de agua
Dicho de otra manera, hay 1,67 sextillones de moléculas de agua en una gota de agua.
Ahora, el número de átomos en una gota de agua es 3 veces el número de moléculas:
átomos en una gota de agua = 3 átomos/moléculas x 1,67 x 10^21 moléculas
átomos en una gota de agua = 5,01 x 10^21 átomos, hay alrededor de 5 sextillones de átomos en una gota de agua.
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