Calculadora de Proporción Molar - Calculadora de Estequiometría Gratuita

¿Qué es una calculadora de razón molar?

Una calculadora de razón molar convierte la masa de dos o más sustancias químicas en moles y luego reduce esos valores en moles a una razón simplificada. Se usa en la estequiometría, la rama de la química que trata de las cantidades de sustancias que intervienen en una reacción.

Un mol es una unidad para contar partículas, igual que «docena» significa 12 de algo. Un mol de cualquier sustancia contiene exactamente 6,022 140 76 × 10²³ partículas, un número fijado por la constante de Avogadro. Los químicos trabajan en moles y no en gramos porque las reacciones químicas se producen entre números fijos de partículas, no entre pesos fijos.

Fórmula de la razón molar

La calculadora trabaja en dos etapas.

Paso 1: convertir la masa en moles. Para cada sustancia:

$\text{moles} = \frac{\text{masa (g)}}{\text{masa molar (g/mol)}}$

La masa molar, también llamada peso molecular, es la masa de un mol de una sustancia. Se obtiene sumando las masas atómicas relativas de todos los átomos de la fórmula química.

Paso 2: dividir entre el menor valor de moles. Una vez convertidas todas las sustancias a moles, la calculadora busca el menor de esos valores y divide entre él los moles de cada sustancia:

$\text{razón de una sustancia} = \frac{\text{sus moles}}{\text{menor valor de moles}}$

Así cada sustancia recibe un número relativo a las demás, y la sustancia menor siempre es igual a 1.

Paso 3: eliminar fracciones y simplificar. Si los valores no son todos números enteros, la calculadora multiplica todos los valores por un mismo número entero pequeño, probando 1, 2, 3 y así hasta 12. Se detiene en el primer multiplicador que convierte todos los valores en números enteros, dentro de una tolerancia. La tolerancia es 0,01 veces el multiplicador, con un tope de 0,1. Este es el método estándar de la fórmula empírica: una razón de 1 : 1,5 se convierte en 2 : 3. Los números enteros se dividen después entre su máximo común divisor (MCD) para obtener la forma más simple.

Si ningún multiplicador hasta 12 funciona, la calculadora redondea cualquier valor que esté a menos de 0,01 de un número entero y muestra el resto con dos decimales.

Cómo calcular una razón molar: ejemplo resuelto

Supóngase que un químico mezcla 36 g de agua (H₂O, masa molar 18 g/mol) con 58,5 g de sal común (NaCl, masa molar 58,5 g/mol).

1. Moles de H₂O = 36 ÷ 18 = 2 mol
2. Moles de NaCl = 58,5 ÷ 58,5 = 1 mol
3. El menor valor es 1 mol (NaCl), así que la razón del H₂O es 2 ÷ 1 = 2 y la del NaCl es 1 ÷ 1 = 1
4. Los dos valores ya son números enteros, por lo que la razón molar final es 2 H₂O : 1 NaCl

Ejemplo con un resultado fraccionario

No todos los cálculos terminan en números enteros en el paso 2. Una muestra de óxido de hierro contiene 69,94 g de hierro (Fe, 55,845 g/mol) y 30,06 g de oxígeno (O, 15,999 g/mol).

• Moles: Fe = 69,94 ÷ 55,845 = 1,2524 mol, O = 30,06 ÷ 15,999 = 1,8789 mol
• El menor valor es 1,2524 mol (Fe), así que las razones son Fe = 1 y O = 1,8789 ÷ 1,2524 = 1,50
• 1,50 no es un número entero, así que la calculadora prueba con un multiplicador de 2: Fe = 2, O = 3,00

La razón final es 2 Fe : 3 O, la razón de Fe₂O₃.

Cómo utilizar la calculadora

1. Introduzca un nombre o una fórmula para cada sustancia, su masa en gramos y su masa molar en g/mol.
2. La calculadora comienza con dos filas de sustancias rellenadas con el ejemplo anterior. Use «Añadir sustancia» para más filas o «Quitar» para eliminar una fila (deben quedar al menos dos filas).
3. El resultado aparece automáticamente cuando todas las filas tienen un nombre, una masa mayor que cero y una masa molar mayor que cero. No hay ningún botón aparte que pulsar.
4. La sección de resultados muestra la razón simplificada, el valor en moles calculado para cada sustancia y un gráfico de barras que compara las cantidades de moles.
5. Use «Copiar» para copiar al portapapeles el texto de la razón, por ejemplo «2 H2O : 1 NaCl».

La masa y la masa molar deben ser números positivos; un campo con cero o en blanco mantiene oculto el resultado hasta que se corrija.

Por qué importan las razones molares

Las razones molares proceden de ecuaciones químicas ajustadas y describen cuántas partículas de cada sustancia participan en una reacción. Como las reacciones ocurren partícula a partícula y no gramo a gramo, una razón expresada en moles refleja la química real, mientras que una razón expresada en gramos no.

Los estudiantes usan los cálculos de razón molar para comprobar los deberes de estequiometría y para preparar reactivos en las proporciones correctas en experimentos de laboratorio. Los químicos de investigación y de fabricación usan el mismo cálculo para planificar cuánto de cada materia prima necesita una síntesis, para no desperdiciar reactivos y para confirmar la proporción de ingredientes en una formulación terminada, como una sal farmacéutica o una mezcla de fertilizantes.

Antecedentes

La ley de las proporciones definidas establece que un compuesto dado siempre contiene los mismos elementos en la misma proporción en masa. La teoría atómica de John Dalton lo explicó proponiendo que los elementos se combinan en razones pequeñas de números enteros de átomos, la misma idea que aplica hoy una calculadora de razón molar.

Amedeo Avogadro propuso que volúmenes iguales de gases contienen números iguales de moléculas a la misma temperatura y presión, con lo que sentó las bases para contar por moles. El mol se incorporó al SI en 1971. Hoy se define mediante un valor fijo de la constante de Avogadro.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una razón molar? Una razón molar es la relación entre el número de moles de dos o más sustancias en una reacción química o una mezcla. Muestra cuántas partículas de una sustancia corresponden a cuántas partículas de otra.

¿Cómo se calcula una razón molar a partir de la masa? Se divide la masa de cada sustancia entre su masa molar para obtener los moles. Se divide cada valor en moles entre el menor de ellos. Si algún valor es una fracción, como 1,5, se multiplican todos los valores por el menor número entero que los vuelva enteros y después se dividen entre su máximo común divisor.

¿Cuál es la diferencia entre una razón molar y una razón de masas? Una razón molar compara las sustancias por el número de partículas (moles). Una razón de masas las compara por el peso (gramos). Las reacciones se producen entre números fijos de partículas, de modo que la razón molar, y no la razón de masas, coincide con la ecuación química ajustada.

¿Por qué se convierte la masa en moles en lugar de usar solo gramos? Las reacciones químicas combinan números fijos de átomos o moléculas, no pesos fijos. Convertir la masa en moles transforma un valor que se puede medir en una balanza en un valor que refleja cuántas partículas hay realmente.

¿Por qué la calculadora a veces muestra un decimal en lugar de un número entero? Aparece un decimal solo cuando ningún multiplicador de 1 a 12 convierte todos los valores en números enteros dentro de la tolerancia. La calculadora muestra entonces esos valores redondeados a dos decimales en lugar de forzar una razón de números enteros. Una razón de 1 : 1,06, por ejemplo, se queda como 1 : 1,06.

¿Cómo se halla la masa molar de un compuesto? La masa molar es la suma de las masas atómicas relativas de todos los átomos de la fórmula, tomadas de una tabla periódica. En un hidrato como CuSO₄·5H₂O, las moléculas de agua se incluyen en el total.

Referencias

1. Bureau International des Poids et Mesures. SI base unit: mole. BIPM: el mol — un mol contiene exactamente 6,022 140 76 × 10²³ entidades elementales.
2. OpenStax. Chemistry 2e, sección 3,2 Determining Empirical and Molecular Formulas. OpenStax Chemistry 2e: fórmulas empíricas — se divide cada cantidad molar entre la menor y luego se multiplica por un número entero para llegar a la razón de números enteros más pequeña (Fe₁O₁.₅ × 2 = Fe₂O₃).
3. National Institute of Standards and Technology. Redefining the Mole. NIST: la redefinición del mol — hipótesis de Avogadro de volúmenes iguales; el mol se incorporó al SI en 1971.