El Concepto de Materia
Una sustancia es una forma pura y distinta de la materia. La cantidad de sustancia “n” en una muestra es reportada en términos de una unidad llamada “mol”. La definición que tenemos por formal para 1 mol dice que es la cantidad de sustancia que contenga tanta cantidad de objetos (moléculas, átomos, iones u otras entidades específicas) cuantos átomos existen en 12 gr. de carbono de -12.
Este valor fue encontrado experimentalmente con un valor del entorno aproximado a 6,02 X 1023. Si una muestra contiene N entidades, la cantidad de materia que ella contiene es n = N/NA, donde NA es la constante de Avogadro y posee un valor de 6,02 X 1023 mol-1.
Es importante resaltar que NA es una magnitud que posee unidad y no un número de carácter puro. De forma inversa, si la cantidad de sustancia es n, entonces el número de entidades presentes será nNA.
En físico-química es realizada una distinción entre propiedades intensivas y propiedades extensivas. Una propiedad extensiva es aquella que depende de la cantidad de materia en la muestra. Una propiedad intensiva es aquella que independe de esa cantidad de materia.
Dos ejemplos de propiedades extensivas son masa y volumen. Ejemplos de propiedades intensivas son temperatura, densidad (masa/volumen) y presión. Una propiedad molar, Xm, es el valor de una propiedad extensiva X de una muestra dividida por el número de moles n y así, Xm = X/n es independiente de la cantidad de material presente en la muestra.
Un ejemplo es el volumen molar, Vm, que es el volumen de una muestra dividido por la cantidad de materia n (o volumen por mol). La única excepción a la notación Xm es la masa molar, que es denotada simplemente por M. La masa molar de un elemento es la masa por mol de sus átomos.
La masa molar de un compuesto molecular es la masa por mol de moléculas y la masa molar de un compuesto iónico es la masa por mol de unidades de fórmula. Los nombres “peso atómico” y “peso molecular” continúan aún siendo largamente utilizados en el lugar de “masa molar”.
La concentración molar (molaridad) de un soluto en una solución se refiere a la cantidad de materia de soluto dividida por el volumen de solución. La concentración molar es normalmente expresada en moles por cada litro (mol L-1 o un mol dm-3). Una solución donde la concentración del soluto es de 1 mol de L-1 es preparada disolviéndose 1 mol del soluto en cantidad suficiente del solvente para permitir preparar 1 litro de solución. Esa solución es normalmente denominada “solución 1 molar” y su concentración tiene denotación 1M. El término molaridad es referente a la cantidad de materia de un soluto dividida por el valor de la masa de solvente usada para preparar la solución. Sus unidades son típicamente moles de soluto por cada kilogramo de solvente (mol kg-1).
El desarrollo de la apreciación de eventos en escala atómica es un talento valioso en físico-química. Así en una solución acuosa 1 M del compuesto NaCl, la separación media entre los iones de carga opuesta es de aproximadamente 1nm, que es suficiente para ubicar entre ellas tres moléculas de agua. Decir que una solución es diluida normalmente quiere decir que su concentración no es mayor que 0,01 mol L-1. En estas soluciones, la separación de iones es de aproximadamente diez moléculas de agua.
