Clase Mol, Fórmula Empírica, Ecuacion

7/25/2019 Clase Mol, Frmula Emprica, Ecuacion

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Dr. Kareen Brown Alvarez

Fundamentos de Qumica General

QUI-004

Unidad IV

Universidad Andrs Bello

Facultad de Ecologa y Recursos Naturales

Departamento de Ciencias Qumicas

El molEl mol es una de las siete cantidades bsicas en

el sistema internacional (SI) y es la unidad de

cantidad de sustancia.

El mol es una unidad de conteo, como en otras

cantidades que contamos, como la docena (12)

de huevos.

Un mol contiene 6,02 x 1023 unidades detomos, molculas o iones.

El nmero 6,02 x 1023 se llama nmero de

avogadro en honor a Amadeo Avogadro (1776-

1856), fsico italiano.


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Los moles (mol)es la cantidad de sustancia que

contiene una cantidad de tomos que pesan

exactamente 12.00 gramos de12

C

3.2

1 mol = NA= 6.0221367 x 1023

Numero de Avogadro (NA)

El nmero de avogadro es

una constante importante en

qumica.

1 mol de tomos = 6,02 x 10 23tomos

1 mol de molculas = 6,02 x 10 23molculas

1 mol de iones = 6,02 x 10 23iones

El trmino mol es tan comn en la terminologa qumicaque se usa tan libremente como las palabras tomo y

molculas.

El mol representa el conjunto de partculas,

como tomos, molculas, iones y electrones.


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Elemento Masa atmica Masa molar Nmero de tomos

H 1,0079 uma 1,0079 g 6,022 x 1023

Mg 24,305 uma 24,305 g 6,022 x 1023

Na 22,9898 uma 22,9898 g 6,022 x 1023

La masa atmica en gramos de un elemento contiene el nmero

de Avogadro de tomos y se define como la masa molar del

elemento. Para determinar la masa molar de un elemento secambian las unidades de la masa atmica de uma a gramos

Masa Molar es la masa de 1 mol de tomos en gramos

1 mol 12C tomos = 6.02 x 1023tomos = 12.00 g

1 mol 12C tomos = 12.00 uma

1 mol 12C tomos = 12.00 g 12C

1 mol tomos litio = 6.941 g de Li

Para cualquier tomo

masa atmica (uma) = masa molar (gramos)


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UMA (Unidad de masa atmica)

En trminos de gramos tendremos:

Una unidad de masa atmica se define como la masa exactamente

igual a un doceavo de la masa de un tomo de carbono-12 .

Por lo tanto, obtenemos as el tomo que se usa como referencia

para medir la masa atmica de los dems elementos.

La masa atmica promedio de los tomos de carbono-12 ser de

12,01 uma.

1 uma = 1,66 x 10-24g


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M= Masa molar en g/mol

NA= Nmero de Avogadro

Cuntos moles de hierro representan 25,0 g de Fe?

gramos de Fe moles de Fe

25,0 g x 1 mol de Fe = 0,448 moles de Fe

55,8 g de Fe

Cuntos tomos de magnesio hay en 5,00 g?

gramos de Mg moles Mg tomos Mg

5,00 g Mg x 1 mol Mg x 6,022 x 10 23 tomos de Mg = 1,24 x10 23 tomos de Mg

24,3 g Mg 1 mol Mg

n

m

M


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Cul es la masa, en gramos, de un tomo de carbono?

tomos de C moles de C gramos de C

1 tomo de C x 1 mol C x 12 g de C

6,02 x 1023tomos de C 1 mol de C

= 1,99 x 10 -23 g de C

Cul es la masa de 3,01 x 10 23 tomos de sodio?

3,01 x 1023 tomos de Na x 1 mol x 23,0 g Na =

6,02 x 1023 tomos de Na 1 mol Na

= 11,5 g Na

Cuantos tomos hay en 0.551 g de potasio (K) ?

1 mol K = 39.10 g K

1 mol K = 6.02 x 1023tomos K

0.551 g K 1 mol K

39.10 g Kx x 6.02 x 10

23tomos K1 mol K

=

8.49 x 1021tomos K


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Masa molecular:la masa molar se define como la masa (en

gramos o kilgramos) de 1 mol de unidades (como tomos o

molculas) de una sustancia

SO2

1S 32.07 uma

2O + 2 x 16.00 uma

SO2 64.07 uma

Para cualquier molcula

Masa molecular (uma) = masa (gramos)

1 molecule SO2= 64.07 uma

1 mol SO2= 64.07 g SO2

Entedemos que es la masa molecular?

Cuantos tomos de H hay en 72.5 g de C3H8O ?

1 mol C3H8O = (3 x 12) + (8 x 1) + 16 = 60 g C3H8O

1 mol H = 6.022 x 1023atoms H

5.82 x 1024tomos H

1 mol molculas C3H8O = 8 moles H tomos

72.5 g C3H8O1 mol C3H8O

60 g C3H8Ox

6.022 x 1023molculas

1 mol C3H8Ox

8 H tomos

1 molcula C3H8Ox =

C3H8O

Conociendo las masas atmicas de los tomos que forman una

molcula, podremos conocer tambin la masa de esta ltima.

Se conoce tambin como peso molecular, y corresponde a la

suma (en uma) de las masas atmicas en una molcula.


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Trabajo en clases II. Cuntos moles de helio (He) hay en 6,46 g de He? (su masa

molar ser 4,003 g)

a) 1,61 molesb) 6,02 x 1023 molesc) 0,619 molesd) 4,003 molese) 6,65 x 10-24 moles

Trabajo en clases III. Cuntos tomos de helio (He) hay en 6,46 g de He? (su masa

molar ser 4,003 g)

a) 3,889 x 1024

b) 6,02 x 1023

c) 9,715 x 1023

d) 1,615 x 1023e) 9,318 x 1022


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Trabajo en clases III. Cuntos tomos de helio (He) hay en 6,46 g de He? (su masa

molar ser 4,003 g)

6,46 gramos x 1 mol de tomos de He x 6,02 x 1023 tomos de He4,003 gramos 1 mol de tomos de He

= 9,715 x 1023tomos

Composicin porcentual de las sustancias

La composicin porcentual de una sustancia es el porciento

(porcentaje) de masa de cada elemento en el compuesto. La masa

molar representa la masa total, o sea el 100 % del compuesto. As

la composicin porcentual del agua, H2O, es 11,1 % de H y 88,9 %

de O, en masa.

De acuerdo con la ley de las proporciones definidas, la composicin

porcentual debe ser la misma independientemente del tamao de

la muestra que se tome.

Calcular la composicin porcentual del cloruro de sodio, NaCl

Peso atmicos: Na= 23 g/mol, Cl = 35,5 g/mol

Masa molar= 23 + 35,5 = 58,5 g

Na = 23 g Na x 100 = 39,3 % Na

58,5 g NaCl

Cl = 35,5 g Cl x 100 = 60,7 % Cl

58,5 g NaCl

100 % total


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Composicin porcentual de un elemento en un compuesto =nx masa molar del elemento

masa molar del compuestox 100%

n es el nmero de moles del elemento en 1 mol de

compuestos.

C2H6O

%C =2x (12.01 g)

46.07 gx 100% = 52.14%

%H =6x (1.008 g)

46.07 gx 100% = 13.13%

%O =1x (16.00 g)

46.07 gx 100% = 34.73%

52.14% + 13.13% + 34.73% = 100.0%


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Frmula emprica: frmula ms simple, da la mnima relacin de

nmeros enteros de tomos presentes en un compuesto. Esta

frmula da el nmero relativo de tomos de cada elemento en elcompuesto.

Frmula molecular: es la frmula real o verdadera, que representa

el nmero total de tomos de cada elemento presentes en una

molcula de un compuesto. Es posible que dos o ms sustancias

tengan la misma composicin porcentual, pero sean distintas

sustancias.

Frmula Composicin

% C % H

Masa Molar

CH (emprica) 92,3 7,7 13,0 (emprica)

C2H2(acetileno) 92,3 7,7 26,0 (2 x 13,0)

C6H6(benceno) 92,3 7,7 78,0 (6 x 13,0)


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g CO2 mol CO2 mol C g C

g H2O mol H2O mol H g H

g de O = g de muestra(g de C + g de H)

Combustin 11.5 g etanol

recoleccin 22.0 g CO2y 13.5 g H2O

6.0 g C = 0.5 mol C

1.5 g H = 1.5 mol H

4.0 g O = 0.25 moles O

Formula emprica C0.5H1.5O0.25

Dividir por el menor valor (0.25)

Formula emprica C2H6O

Una muestra de 7,61 g de cido p-aminobenzoico (compuesto

utilizado en los cosmticos con filtros solares) se quem en corriente

de oxgeno y se obtuvo 17,1 g de CO2, 3,50 g de H2O y 0,777 g de N2.Determine la frmula emprica.


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Determinar la frmula emprica de un mineral que tiene la siguiente composicin:Na 12,1 % ; Al 14,19 %; Si 22,14 % ; O 42,09 %; H2O 9,48 %


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Ecuacin qumica:

2A + B2 2AB

Flecha:

produce

Escribiendo ecuaciones qumicas

cataltico

condiciones

subndice

coeficiente

Temperatura,

presin,

solventes

productos

reactivos

28

La flecha: indica produce.

Catalzador:sustancia que acelera la velocidad

de reaccin sin consumirse o alterarse

permamentemente.

Coeficientes: son los nmeros a la derecha de

la frmula.

Subndice: son los nmeros pequeos que

indican el nmero de tomos de cada clase que

hay en la frmula qumica.


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N2(g) + H2(g) NH3(g)

El estado fsico se indica de la siguiente manera:

(g) o con una flecha hacia arriba ( ) gas

(l) lquido

(s) o con una flecha hacia abajo ( ) slido

(ac) acuoso

Estado fsico

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Ley de conservacin de la masa


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N2

+ H2

NH3

Los coeficientes son usados para balancear laecuacin y esto permitir que el nmero detomos sea igual en ambos lados.

Hay 2 N en la izquierda. Para que hayan 2 N enel lado derecho, colocar el coeficiente 2al NH3:

N2 + 3H2 2NH3Ahora hay dos molculas de NH3y 2x3 = 6 H dellado derecho.

Poner coeficiente 3al H2.

La ecuacin qued balanceada.

Balanceo de una ecuacin

32

3 molculas de

hidrgeno (con

2 tomos) para

formar:

Qu significa esta ecuacin?

N2 + 3H2 2NH3

1 molcula de

nitrgeno (con

2 tomos)

reacciona con

2 molculas de

amnaco ( Cada

molcula contiene 1 N

y 3 tomos de H)

1 mol de

nitrgeno

(N2)

reacciona con

3 moles de

hidrgeno

(H2) para

formar:

2 moles de

amonaco (NH3)


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Representacin molecular

NO

NO

O2

NO2

NO2

36

No introduzca tomos extraos para balancear.

NO + O2 NO2 + O

No cambie una frmula con el propsito de

balancear la ecuacin.

NO + O2 NO3


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CH4+ O2 CO2+ H2O no balanceada.

1. Balancee el C e H.

2. Balancee el elemento ms simple: oxgeno. Elemento libre es aquel que no esta enlazado con

ninguno otro elemento.

3. Revise para estar seguro que tiene el mismonmero de tomos en ambos lados de laecuacin:

CH4+ 2O2 CO2+ 2H2O balanceada.

Ejemplo No. 2

40

La ecuacin anterior se puede describir

de la siguiente forma:

Una molcula de metano ms dos molculas

de oxgeno reaccionan para producir una

molcula de dixido de carbono y dos

molculas de agua.

Todava hace falta incluir en la ecuacin

el estado fsico de los compuestos.

Gas (g) Liquido (l) Solido (s) Acuoso (ac)


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Finalmente, la ecuacin queda de la

siguiente forma:

CH4(g)+ 2O2(g) CO2(g)+ 2H2O(l)

balanceada.

El smbolo es utilizado para indicar que

hay que calentar.

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Ejemplo No. 3

El pentxido de dinitrgeno reacciona con aguapara producir cido ntrico. Escriba una ecuacin

balanceada para esta reaccin.

Paso 1: Escriba la ecuacin no balanceada.

N2O5 + H2O HNO3

Paso 2: Use coeficientes para balancear la

ecuacin. Piense en un elemento a la vez.

(Algunas veces es conveniente dejar el oxgeno

para de ltimo).

44

Observe que del lado de los reactivos que

hay dos N y del lado de los productos

slo uno. Empiece por poner 2 antes del

HNO3.

N2O5 + H2O 2HNO3

Ahora en ambos lados de la ecuacin

qumica tiene dos H y seis O.


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Ejemplo No. 4

Escriba una ecuacin balanceada para la

reaccin de combustin del pentano (C5H12).

Paso 1: Escriba la ecuacin no balanceada:

C5H12 + O2 CO2 + H2O

Paso 2: Use coeficientes para balancear laecuacion. (Recuerde; es til dejar el oxgenopara de ltimo) Empiece con el carbono. Hay 5carbonos del lado de los reactivos, pero solo 1carbono del lado de los productos. Empiece

poniendo coeficiente 5 al CO2.

46

C5H12 + O2 5 CO2 + H2O

Hay 12 H en el lado de los reactivos, y slo 2 H

del lado de los productos. Coloque coeficiente 6

al H2O.

C5H12 + O2 5CO2 + 6H2O

Ahora ajuste los oxgenos. Hay 2 O en el lado de

los reactivos y 16 O del lado de los productos.

Coloque coeficiente 8 al O2.


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C5H12 + 8 O2 5CO2 + 6H2O

Paso 3: Reduzca los coeficientes a la razn de

nmeros enteros ms pequea posible.

La razn de combinacin es 1:8:5:6, la cual es

la ms pequea posible. En otros casos, por

ejemplo, puedra ser que todos los

coeficientes pudieran ser divisibles por 2 o 3.

48

Ejercicios

Balancee los siguientes ejercicios por el mtodo

de tanteo o simple inspeccin:

Ejercicio 1:

H2(g)+ Cl2(g) HCl(g)

Ejercicio 2:

Al(s)+O2(g) Al2O3(s)


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Tipos de reacciones:

Reaccin de Combinacin(Sntesis):

A + Z AZ

Reaccin de Descomposicin(Anlisis):

AZ A + Z

Reaccin de Simple Desplazamiento:

A + BZ AZ + B

Reaccin de Doble Desplazamiento(Mettesis):

AX + BZ AZ + BX

Reaccin de Neutralizacin:HX + BOH BX + HOH

Tipos de reacciones qumicas

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elemento + elemento compuesto

2H2+ O2 2H2O

Combinacin

Elementos o compuestos se combinan para

formar un compuesto:


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elemento + elemento compuesto

2H2+ O2 2H2O

Combinacin

Elementos o compuestos se combinan paraformar un compuesto:

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compuesto elemento + elemento

2H2O 2H2+ O2

Un compuesto se descompone en partes:

Descomposicin


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elemento + compuesto compuesto + elemento

Zn + 2 HCl ZnCl2+ H2

Un elemento desplaza a otro elemento en uncomuesto:

Simple Desplazamiento

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compuesto + compuesto compuesto + compuesto

H2SO4+ 2NaOH NaSO4+ 2H2O

Hay un intercambio entre elementos de dos

compuestos:

Doble Desplazamiento


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Ejercicio

Identifique el tipo de cada una de las siguientesreacciones:

1. Zn(s)+ CuSO4(ac) ZnSO4(ac)+ Cu(s)

2. 2Sr(s)+ O2(g) 2SrO(s)

3. Cd(HCO3)2(s) CdCO3(s)+ H2(g)+ CO2(g)

4. H3PO4(ac)+ 3NaOH(ac) Na3PO4(ac) + 3H2O(l)

5. AgNO3(ac)+ KCl(ac) AgCl(s)+ KNO3(ac)

56

Respuesta del ejercicio anterior:

1. Simple Desplazamiento

2. Combinacin

3. Descomposicin

4. Neutralizacinn

5. Doble Desplazamiento


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Reacciones de Combinacin

Las sustancias ms simples se combinan paraformar compuestos ms complejos.

Metal y oxgeno gaseoso:

2Mg(s)+ O2(g) 2MgO(s)metal + oxgeno xido de metal

58

No-metal y oxgeno gaseoso:

S(s)+ O2(g) SO2(g)

no-metal + oxgeno gas xido de no-metal

Los xidos de no-metales muestran mltiples

capacidades de combinacin. Ejemplo:formacin de oxcidos.


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Metal y no-metal:

2Na(s)+ Cl2(g) 2NaCl(s)

metal + no-metal compuesto inico

El producto es un compuesto inico binario.

60

Ejemplo: la combinacin de yodo con zinc

yodozinc

Yoduro de zinc


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Ejemplo: la combinacin de hidrgeno con cloro

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Reacciones de Descomposicin

Un compuesto es roto en dos o ms sustanciasms simples.

Carbonato hidrogenado de metal:

2NaHCO3(s) Na2CO3(s)+ H2O(g)+ CO2(g)bicarbonato carbonato agua dixido de

de sodio de sodio carbono

Durante la reaccin de descomposicin el estadode oxidacin del metal no cambia.


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Carbonatos de Metal:

CaCO3(s) CaO(s)+ CO2(g)carbonato xido dixido de

de metal de metal carbono

El carbonato hidrogenado de metal sedescompone en carbonato de metal alcalentarse.

Durante la reaccin de descomposicin el estado

de oxidacin del metal no cambia.

64

Compuestos que contienen oxgeno:

2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)xido de mercurio (II) mercurio oxgeno

compuesto oxigenado

No se puede predecir la frmula de los

productos.


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Ejemplo: la descomposicin del agua

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Reacciones de Simple

Desplazamiento

En las reacciones de simple

desplazamiento un metal en estado

fundamental o no combinado desplaza a

otro metal de un compuesto debido a que

tiene una mayor activ id ad qum ica.

Series de Actividad:

Es una serie de metales arreglados por orden

de reactividad qumica.

Los metales por debajo del hidrgeno en la

serie de actividad no reaccionan con cidos.


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K

Na

Ca

Mg

Al

Zn

Fe

Ni

Sn

PbHCu

Ag

Au

Ms activo

Zn(s) + CuCl2(ac) Cu(s) + ZnCl2(ac)

Cu(s) + ZnCl2(ac) Zn(s) + CuCl2(ac)

Zn(s) + HCl(ac) H2(g) + ZnCl2(ac)

Cu(s) + HCl(ac) H2(g) + CuCl2(ac)

Los elementos ms activos desplazan de loscompuestos a los menos activos.

Serie Electromotriz (de actividad)

68

Aplicacin del concepto de

actividad

Metales activos:

Incluidos la mayora de metales de los grupos I, II.

Li> K> Ba> Sr> Ca> Na

Los metales activos reaccionan directamente

con el agua:2Na + 2H2O(l) 2NaOH(ac)+ H2(g)


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Serie de actividad para no-metales:

Esta serie de actividad explica lo siguiente:

Cl2(g)+ 2NaBr(ac) 2NaCl(ac)+ Br2(l)

Cl2(g)+ NaF(ac) NR

Ms activo

F

Cl

Br

I

70

En una reaccin de simple desplazamiento un

metal desplaza otro metal o hidrgeno, de un

compuesto o solucin acuosa que tenga una

menor actividad segn la serie electromotriz.

Metal y una solucin acuosa

Cu(s)+ 2AgNO3(ac) 2Ag(s)+ Cu(NO3)2(ac)metal1 solucin metal2 solucin

acuosa1 acuosa2


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71

Metal y cido en solucin acuosa

Fe(s)+ H2SO4(ac) FeSO4(ac)+ H2(g)

metal cido acuoso solucin hidrgeno

acuosa gas

Metal activo y agua

Ca(s)+ 2H2O(l) Ca(OH)2(ac)+ H2(g)

metal agua hidrxido hidrgeno

de metal gas

72

Ejemplo: la sustitucin del hidrgeno del cido por hierro


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3

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Ejemplo: la sustitucin del hidrgeno del agua por el sodio


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3

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1. La mayora de compuestos que contienen ionesNO3-son solubles.

2. La mayora de compuestos que contienen los

iones Na+, K+, or NH4+ son solubles.

3. La mayora de compuestos que contienen iones

Cl-son solubles, excepto AgCl, PbCl2, y Hg2Cl2

Reglas de Solubilidad

76


SO42-son solubles, excepto BaSO4, PbSO4,

CaSO4


OH-son ligeramente solubles (precipitan),

excepto NaOH, KOH, que son solubles y

Ba(OH)2

, Ca(OH)2

son moderadamente solubles.


S2-, CO32-, o PO4

3- son ligeramente solubles

(precipitan)

Reglas de Solubilidad


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Disociacin

Compuestos inicos metal + no-metal

metal + ion poliatmico

Cation poliatmico + anion

Cuando los compuestos inicos se disuelven en

agua stos se separan en sus iones, este

proceso se llama disociacin (ionizacion).

Se sabe que los compuestos inicos se disocian

cuando se disuelven en agua porque la solucin

conduce la electricidad.

78

Son ecuaciones que describen la disolucin

(formacin de iones) de sustancias solubles en

agua

KCl(ac)+ AgNO3(ac) KNO3(ac)+ AgCl(s)

En estas ecuaciones se indican los iones y

molculas en solucin, as como tambin las

sustancias slidas, lquidas o gaseosas que no

se disuelven.

K+ (ac) + Cl-

(ac)+ Ag+

(ac)+ NO3-

(ac) K+

(ac)+ NO3-

(ac)+ AgCl(s)

Ecuaciones Inicas


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El cloruro de potasio se disocia en agua encationes potasio y aniones cloruro.

KCl(ac) K+ (ac) + Cl- (ac)

El sulfato de cobre (II) se disocia en agua en

cationes cobre (II) y aniones sulfato.

CuSO4(ac) Cu+2(ac) + SO4

2-(ac)

K+ Cl-K Cl

Cu+2 SO42-Cu SO4

Ejemplos de disociacin

80

El sulfato de potasio se disocia en agua en

cationes potasio y aniones sulfato.

K2SO4(ac) 2 K+ (ac) + SO4

2-(ac)

K+

SO42-

K+

KK SO4


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Reacciones de Doble

Desplazamiento

En las reacciones de doble desplazamiento doscompuestos inicos en soucin acuosa

intercambian aniones para producir compuestos

nuevos.

2AgNO3(ac)+ Na2CO3(ac) Ag2CO3(s)+ 2NaNO3(ac)

solucin solucin precipitado solucin

acuosa1 acuosa2 acuosa3

No hay reaccin si no se forma un precipitado.

Esto se puede preveer de acuerdo a las reglas desolubilidad.

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1. Escriba la Ecuacin Qumica Balanceada.

2. Convertir todas las sustancias en moles.

3. Utilizar los coeficientes en la ecuacin equilibrada para calcular el nmero de molesde la sustancia buscada.

4. Convertir todas las sustancias buscadas en las deseada.

Intercambio de masa en una Reaccin Qumica

3.8

Metanol se quema en presencia de aire segn la ecuacin

2CH3OH + 3O2 2CO2+ 4H2O

Si 209 g de metanol son utilizados en la combustin

Que masa de agua es producida?

gr. CH3OH moles CH3OH moles H2O gr. H2O

Masa molar

CH3OH

Coeficientes

Ecuacin Qumica

Masa molar

H2O

209 g CH3OH1 mol CH3OH

32.0 g CH3OHx

4 mol H2O

2 mol CH3OHx

18.0 g H2O

1 mol H2Ox =

235 g H2O

3.8


44/44

24-04-20

Rendimiento tericoes la cantidad de producto

calculado con el reactivo limitante.

Rendimiento Real es la cantidad de producto obtenida

en forma experimental

% rend=Terico g

Experimental g

x 100

3.10

Documents

Clase Mol, Fórmula Empírica, Ecuacion