Masa en química

Te explicamos el concepto de masa desde la química y cuáles son sus unidades de medida. Además, la diferencia entre peso y masa.

¿Qué es la masa en química?

En química, se entiende por masa (m) a la cantidad de materia que posee un cuerpo, o en el caso de una reacción química, la cantidad específica de materia que comprende cada uno de los reactivos o productos involucrados.

Todos los cuerpos poseen una masa, ya sea que estén en estado sólido, líquido o gaseoso, y dicha masa está compuesta por átomos, unidos mediante enlaces químicos para formar estructuras más complejas. Mientras más átomos haya en un cuerpo, mayor será entonces su masa.

En la mayoría de los campos de la química se considera la masa como una dimensión uniforme y constante, si bien en la física cuántica se ha demostrado teóricamente que no es un valor absoluto, sino que aumenta conforme a la velocidad del cuerpo, a medida que se aproxime a la velocidad de la luz (según los estudios de Albert Einstein y la relatividad).

Según el enfoque de la física se puede definir la masa de las siguientes maneras:

Masa inercial. Es una propiedad que tienen los cuerpos, que consiste en que no pueden cambiar por sí mismos su velocidad. La masa inercial da una medida de la reacción de un cuerpo a cualquier fuerza aplicada.
Masa gravitacional. Es una propiedad de los cuerpos que los hace tener una interacción gravitatoria entre ellos.

Los valores numéricos de la masa gravitacional y la masa inercial son iguales, aunque sus definiciones físicas sean distintas. Por eso se habla solo de masa, sin especificar a qué masa se refiere.

Entonces, como la masa es la medida de la inercia de un cuerpo (resistencia que pone la materia a cambiar su estado de reposo relativo o movimiento relativo), cuando aumenta la velocidad de un cuerpo, su inercia aumenta y cada vez necesita más energía para cambiar su estado de movimiento, es decir, cada vez es más difícil cambiar su estado de movimiento (su inercia es mayor). Como la masa está asociada a la inercia, se dice que la masa aumenta al aumentar la velocidad. Pero nada de esto quiere decir que cuando un cuerpo aumenta su velocidad, la cantidad de materia que lo compone aumenta.

En cambio, según el enfoque químico, la masa no varía nunca durante una reacción determinada, tal y como lo establece la Ley de Conservación de la Masa (también llamada Ley de Lomonósov-Lavoisier). Así, la cantidad exacta de materia que se tenía al empezar la reacción química y la que se obtiene al final han de ser exactamente las mismas, si bien estará organizada de distinta manera: alguna habrá cambiado de estado, otra se habrá reagrupado en compuestos diferentes, etc.

En las ciencias químicas se pueden calcular diferentes masas dependiendo del compuesto, elemento o utilidad que requiera el cálculo, por ejemplo:

Masa atómica. Es la masa de un átomo. Está definida como la masa de un isótopo del elemento químico a la vez, y no como la masa promedio de todos los isótopos que componen el elemento químico.
Masa molar. Es la masa de una sustancia por unidad de cantidad de sustancia. Se expresa usualmente en kg/mol o g/mol
Masa molecular. Es igual a la masa molar, pero está definida para una sola molécula, y no para 1 mol de moléculas, es decir, 1 mol de sustancia, como es el caso de la masa molar. Se expresa en unidades de masa atómica o kg/mol.

Ver además: Medidas de peso

Unidades de medida de la masa

El Sistema Internacional de Pesos y Medidas (SI) propone el kilogramo (kg) como la unidad fundamental de medición de la masa, junto a sus unidades equivalentes, como el gramo, miligramo, etc. Suele medirse empleando balanzas, tanto las tradicionales de platillo como las modernas electrónicas.

También existe la unidad del mol (mol), empleada para referir a la cantidad de sustancia en base a la cantidad de sus partículas constitutivas. Un mol de cualquier sustancia equivale a la cantidad de ella misma que contiene tantas unidades elementales, como átomos hay en doce gramos de carbono-12. Por lo tanto,

1 mol = 6,0221429 (30) × 10²³ unidades elementales.

Esta unidad es fundamental para la química, ya que permite estudiar las reacciones a partir de la proporción de las materias participantes, muchas de las cuales no pueden ser pesadas ordinariamente.

Diferencia entre masa y peso

Si bien en la vida común se consideran más o menos sinónimos, la masa (m) y el peso (p) son magnitudes distintas. Mientras la masa alude a la cantidad de materia, el peso tiene que ver con la intensidad con que dicha materia es atraída por un campo gravitatorio. Por lo tanto, la masa es una dimensión más o menos absoluta, mientras que el peso es una fuerza que variará según la cantidad de masa y la distancia a la que el cuerpo se encuentre del origen de la gravedad.

Similarmente, el peso al ser una fuerza se mide en newtons (N), a diferencia de la masa, y se mide con un dinamómetro (instrumento para medir fuerzas), en lugar de una balanza.

Por ejemplo, un astronauta con su traje espacial puesto registra una masa de 120 kg y un peso de 1200 N en la Tierra, pero tras ser transportado a la Luna, donde hay mucho menos gravedad, su peso disminuye a 200 N, mientras que su masa permanece intacta.

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