Quizá en alguna oportunidad surja la duda con respecto a la cantidad de átomos que existen en una gota de agua o el número de moléculas que existen en una sola gota de este líquido. El resultado va a depender de la definición del volumen de una gota de agua que se tenga. En este sentido, las gotas de agua pueden variar de tamaño de forma radical, razón por la cual este número original va a definir el cálculo. Lo demás se trata de un sencillo cálculo de química.
Utilizando el volumen de una gota de agua que se usa en la comunidad científika, el volumen promedio que se acepta de una gota de agua es con exactitud de 0.05 ml o lo que es igual a 20 gotas por mililitro. Sucede entonces que existen más de 1,5 sextillones de moléculas en una sola gota de agua y más de 5 sextillones de átomos en cada gota. (1)
Tabla de contenidos
¿Cómo está formada químicamente el agua?
Con la finalidad de poder realizar el cálculo de la cantidad de moléculas y átomos en una sola gota de agua, es necesario saber y utilizar la fórmula química del agua. Se tiene certeza de que existen un átomo de oxígeno dos átomos de hidrógeno en las moléculas de agua, de allí que se obtiene la fórmula H2O. A partir de esta premisa se puede inferir que cada molécula de agua posee tres átomos.
¿Cómo se calcula la masa molar de agua?
Con el objetivo de calcular la masa molar del agua va a ser necesario sumar la masa de átomos de hidrógeno y átomos de oxígeno en un mol de agua, hacer la búsqueda la masa atómica de oxígeno y del hidrógeno en la tabla periódica de los elementos. De esta manera, la masa de hidrógeno es de exactamente 1.008 g / mol y la masa de oxígeno es de con exactitud 16.00 g / mol. Se puede determinar entonces que un mol de agua posee una masa de 18.016 gramos.
En relación con la densidad del agua
Se puede entonces utilizar la densidad del agua con el fin de establecer la masa de agua por unidad de volumen. Se debe tener presente que en verdad la densidad del agua va a variar en función de las condiciones, es decir, el agua fría tenderá a ser más densa mientras que el agua caliente tenderá a ser menos densa, sin embargo, el valor que se usa por lo general cuando se pretende realizar un cálculo es de 1 gramos por mililitro o lo que es igual a 1 g / ml. En este sentido se puede entender que, 1 mililitro de agua posee una masa de 1 gramo, así que, si una gota de agua es de 0,05 ml de agua, se podrá establecer que la masa de una gota va a ser de 0,05 gramos.
En relación con el número de Avogadro
El último paso para realizar el cálculo va a ser utilizar el número de Avogadro con el fin de obtener el número de moléculas en una gota de agua que se ha esperado encontrar desde el comienzo. El número de Avogadro establece que existen 6.022 x 1023 moléculas de agua en cada mol de agua. Así, se puede calcular la cantidad de moléculas que existen en una gota de agua, que se calculó que posee 0.002775 moles. En resumidas cuentas, existen 1,67 sextillones de moléculas de agua en una sola gota de agua. Entonces, el número de átomos en una gota de agua es el triple del número de moléculas o lo que es igual a que existen de 5 sextillones de átomos en una sola gota de agua. (2)
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El cálculo con las gotas de agua en el océano
Un factor que varía en esta búsqueda es conseguir si existen más cantidad de átomos en una gota de agua con respecto a las gotas de agua en el océano. Existen distintas aproximaciones en relación con el volumen de los océanos del planeta, que están alrededor de 1.300 millones de km3 a 1,5 km3. Si se utiliza el valor establecido por el Servicio Geológico de los Estados Unidos que es de 1.338 millones de km3, lo cual representa 1.338 x 1021 litros de agua de mar.
Para para proceder con el cálculo se debe dividir esta cifra por el volumen de una gota con el fin de hallar el número de gotas de agua que hay en el mar a partir, del cual se obtiene que en el océano hay 2.676 x 1026 gotas
Debido a que 1026 es un número mayor que 1021 existen más gotas de agua en el océano con respecto a las moléculas o átomos en una gota de agua. El tamaño de la gota va a marcar la diferencia, sin embargo, existen de 1.000 a 100.000 gotas más de agua en los océanos con respecto a los átomos en una gota de agua.
El cálculo de átomos y moléculas en una gota de agua es un problema frecuente de química que los alumnos terminan resolviendo debido a que intervienen con distintas teorías fundamentales, incluyendo las fórmulas químicas, las conversiones de unidades, la masa, la densidad, el volumen, la utilización de la tabla periódica de los elementos, el mol y el número de Avogadro.
En resumen, se procede utilizando la fórmula química del agua con el fin de conseguir la masa de un mol de agua, se utiliza la densidad del agua para determinar la masa por unidad de volumen, luego se multiplica la masa por unidad de volumen por el volumen de una gota de agua y así hallar la masa por gota con el fin de calcular los moles de agua por gota, se utiliza entonces el número de Avogadro con la finalidad de conseguir el número de moléculas de agua por gota y finalmente se multiplica el número de moléculas por el número de átomos por molécula y de esta manera establecer el número de átomos en una gota de agua. (3)
Referencias
1)https://www.thoughtco.com/atoms-in-a-drop-of-water-609425#:~:text=The%20accepted%20average%20volume%20of,5%20sextillion%20atoms%20per%20droplet
2) https://winspiremagazine.com/blog/number-of-atoms-and-molecules-present-in-one-water-drop/
3) https://www.chemistryworld.com/news/how-many-water-molecules-make-a-droplet/4013080.article
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