UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORQUMICA SANITARIAING. CARLOS
ENRQUEZ PINOSTeora de los cuatro elementos (Empdocles)
Teora atomstica (Leucipo y Demcrito)Teora de materia continua
(Aristteles)AireFuegoTierraAguacalientesecofrohmedoLEYES DE
COMBINACIN QUMICA
CONCEPTO DE QUMICA
Qumica: Parte de la ciencia que se ocupa del estudio de la
composicin, estructura, propiedades y transformaciones de la
materia, de la interpretacin terica de las mismas, de los cambios
energticos que tienen lugar en las citadas transformaciones y de
los efectos producidos sobre ellas al aadir o extraer energa en
cualquiera de sus formas.
Definicin de materiaMateria, en ciencia, trmino general que se
aplica a todo aquello que ocupa un espacio y posee los atributos de
gravedad e inercia. La cantidad de materia de un cuerpo viene
medido por su masa que vamos a diferenciar del pesoPeso, medida de
la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto. En las
proximidades de la Tierra, y mientras no haya una causa que lo
impida, todos los objetos caen animados de una aceleracin g, por lo
que estn sometidos a una fuerza constante, que es el peso.Los
objetos diferentes son atrados por fuerzas gravitatorias de
magnitud distinta. La fuerza gravitatoria que acta sobre un objeto
de masa m se puede expresar matemticamente por la expresin P = m
gLa aceleracin de la gravedad g, es la misma para todas las masas
situadas en un mismo punto, pero vara ligeramente de un lugar a
otro de la superficie terrestre.
PROPIEDADES DE LA MATERIAFSICAS (SON PERCEPTIBLES A TRAVES DE
LOS SENTIDOS) y ser una propiedad que tiene una muestra de materia
mientras no cambie su composicin.
EXTENSIVAS (DEPENDEN DEL TAMAO DE LOS CUERPOS)INTENSIVAS O
ESPECFICAS (SON CARACTERSTICAS DEL CUERPO QUE SE CONSIDERE E
INDEPENDIENTES DE SU FORMA Y TAMAO. EJ: color, olor, p. de
fusin..)QUMICAS (SON AQUELLAS QUE SE PONEN DE MANIFIESTO CUANDO EL
SISTEMA SE TRANSFORMA EN OTRO DE NATURALEZA DIFERENTE) una o mas
muestras de materia se convierten en nuevas muestras de composicin
diferente.
ELEMENTO QUMICOElemento qumico, sustancia formada por un solo
tipo de tomos (unidades que forman la materia) que no puede ser
descompuesta o dividida en sustancias ms simples por medios qumicos
ordinarios. Se conocen actualmente 112 tipos de tomos diferentes,
luego existirn 112 elementos qumicos. Podemos obtener
aproximadamente 90 de esos elementos a partir de fuentes naturales.
El resto no aparecen de forma natural y solamente los podemos
obtener de forma artificial, bombardeando los ncleos atmicos de
otros elementos con ncleos cargados o con partculas nucleares.
Dicho bombardeo puede tener lugar en un acelerador de partculas
(como el ciclotrn), en un reactor nuclear o en una explosin
nuclear.Una ordenacin especial y una lista completa de los
elementos en forma de tabla la encontramos en la Tabla Peridica de
los elementos. La estudiaremos en un tema posterior y la
utilizaremos a lo largo de la mayor parte del temario.
COMPUESTO QUMICOCompuesto qumico, sustancia formada por dos o ms
elementos que se combinan en proporcin invariable y unidos
firmemente mediante enlaces qumicos. Se han identificado millones
de compuestos qumicos diferentes. En algunos casos podemos aislar
una molcula de un compuesto. Una molcula es la entidad mas pequea
posible en la que se mantienen las mismas proporciones de los tomos
constituyentes que en el compuesto qumico.El agua, por ejemplo, est
formada por tres tomos dos de hidrgeno unidos a un solo tomo de
oxgeno. Hay otras molculas mucho mas grandes por ejemplo la
gammaglobulina, proteina de la sangre, formada por 19996 tomos slo
de cuatro tipos: carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno.Leyes
fundamentales de la Qumica.Ley de conservacin de la masa
(Lavoisier).Ley de proporciones definidas (Proust).Ley de
proporciones mltiples (Dalton).Ley de proporciones recprocas
(Ritcher)Ley de volmenes de combinacin (Gay-Lussac).
Hiptesis de Avogadro
TEORA ATMICA DE DALTONLey de conservacin de la masa
(Lavoisier).En toda transformacin qumica la masa se conserva, es
decir, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de
los productos de la reaccin.Ejemplo: 2 gramos de cloro y 3 gramos
de sodio producen 5 gramos de cloruro de sodio.Ley de proporciones
definidas (Proust).Los elementos se combinan para formar compuestos
en una proporcin de masa fija y definida.Ejemplo: El azufre y el
hierro se combinan para formar sulfuro de hierro (II) en la
siguiente proporcin: 4 gramos de azufre por cada 7 gramos de
hierro.Ejemplo: Se sabe que 8 g de azufre reacciona con 12 g de
oxgeno para dar 20 g de trixido de azufre: a) Cuntos gramos de
oxgeno reaccionarn con 1 g de azufre y qu cantidad de trixido de
azufre se obtendr; b) si se descomponen 100 g de trixido de azufre
cuntos gramos de azufre y de oxgeno se obtendrn?a)Azufre + Oxgeno
Trixido de azufre 8 g 12 g 20 g 1 g m(O2) m(SO3) 1g 12 g 1 g 20
gm(O2) = = 1,5 g ; m(SO2) = = 2,5 g 8 g8 gb) m(S) m(O2) 100 g 100 g
8 g 100 g 12 gm(S) = = 40 g ; m(O2) = = 60 g 20 g 20 g
Ley de proporciones mltiples (Dalton).Cuando dos elementos se
combinan entre s para dar compuestos diferentes, las diferentes
masas de uno de ellos que se combinan con una masa fija de otro,
guardan entre s una relacin de nmeros sencillos.Ejemplo:
Dependiendo de las condiciones experimentales 14 g de nitrgeno
pueden reaccionar con 8 g, 16 g, 24 g, 32 g y 40g de oxgeno para
dar cinco xidos diferentes. Comprobar que se cumple la ley de
Dalton.Sean los xidos I, II, III, IV y V respectivamente.Las
distintas masas de O que se combinan con una cantidad fija de N (14
g) guardan las relaciones:
m Ox. (V) 40g 5 m Ox. (IV) 32 g 4 = = ; = = m Ox. (I) 8 g 1 m
Ox. (I) 8 g 1
m Ox. (III) 24g 3 m (II) Ox. 16 g 2 = = ; = = m Ox. (I) 8 g 1 m
(I) Ox. 8 g 1 Ley de proporciones recprocas (Ritcher)Las masas de
dos elementos que se combinan con una masa de un tercero, guardan
la misma relacin que las masas de los dos cuando se combinan entre
s.Ley de proporciones recprocas (Ritcher). Ejemplo.Si 2 g de
hidrgeno se combinan con 16 g de oxgeno para dar agua, y 6 g de
carbono se combinan tambin con 16 gramos de oxgeno para dar dixido
de carbono, entonces 2 g de hidrgeno se combinarn con 6 g de
carbono al formar metano.Hiptesis de Avogadro.A una presin y a una
temperatura determinados en un volumen concreto habr el mismo nmero
de molculas de cualquier gas.
Ejemplo: Un mol de cualquier gas, es decir, 6,022 x 1023
molculas, ocupa en condiciones normales (p = 1 atm; T = 0 C) un
volumen de 224 litros.Ley de volmenes de combinacin (Gay-Lussac).A
temperatura y presin constantes, los volmenes de los gases que
participan en una reaccin qumica guardan entre s relaciones de
nmeros sencillos.Ejemplo de la ley de volmenes de combinacin
(Gay-Lussac).1 litro de hidrgeno se combina con 1 litro de cloro
para dar 2 litros de cloruro de hidrgeno.1 litro de nitrgeno se
combina con 3 litros de hidrgeno para dar 2 litros de amoniaco.1
litro de oxgeno se combina con 2 litros de hidrgeno para dar 2
litros de agua (gas).
Postulados de la teora atmica de Dalton.Los elementos qumicos
estn constituidos por partculas llamadas tomos, que son
indivisibles e inalterables en cualquier proceso fsico o qumico.Los
tomos de un elemento son todos idnticos en masa y en
propiedades.Los tomos de diferentes elementos son diferentes en
masa y en propiedades.Los compuestos se originan por la unin de
tomos de distintos elementos en una proporcin constante.
Ley de DaltonLey de ProustExplicacin visual de las leyes de
Proust y Dalton a partir de la Teora atmicaMasas atmicas y
molecularesLa masa atmica de un tomo se calcula hallando la masa
media ponderada de la masa de todos los istopos del mismo.La masa
molecular (M) se obtiene sumando la masas atmicas de todos los
tomos que componen la molcula.Ejemplo: Calcular la masa molecular
del H2SO4 M (H2SO4) = 1,008 u 2 + 32,06 u 1 + 16,00 u 4 = 98,076
uque es la masa de una molcula.Normalmente, suele expresarse comoM
(H2SO4) = 98,076 g/molConcepto de molEs un nmero de Avogadro (NA=
6,022 1023) de tomos o molculas.En el caso de un NA de tomos tambin
suele llamarse tomo-gramo.Es, por tanto, la masa atmica o molecular
expresada en gramos.Definicin actual: El mol es la cantidad de
sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales
(tomos, molculas, iones...) como tomos hay en 0,012 kg de
carbono-12 (12C).Clculo del nmero de moles.Si en M (masa atmica o
molecular)(g) hay 1 mol en m (g) habr n moles. m (g)n (mol) = M
(g/mol)Ejemplo: Calcular cuantos moles de CO2 habr en 100 g de
dicha sustancia. m (g) 100 g n = = = 2,27 moles CO2 M (g/mol) 44
g/mol
Ejercicio: Cuntas molculas de Cl2 hay en 12g de cloro molecular?
Si todas las molculas de Cl2 se disociaran para dar tomos de cloro,
Cuntos tomos de cloro atmico se obtendran?
La masa molecular de Cl2 es 35,45 2 =70,9 u. Luego un mol de Cl2
son 70,9 g. En los 12 g de Cl2 hay: 12 g = 0,169 moles de Cl2 70,9
g/molTeniendo en cuenta que en un mol 6,02 1023 molc. 0,169 moles
contienen:0,169 moles 6,02 1023 molculas/mol = 1,017 1023 molculas
Cl2 2 t. Cl1,0171023 molc. Cl2 = 2,0341023 t. Cl molc.
Cl2Composicin centesimalA partir de la frmula de un compuesto
podemos deducir la composicin centesimal de cada elemento que
contiene aplicando simples proporciones.Sea el compuesto AaBb.
M (masa molecular) = aMat(A) + bMat(B)
M (AaBb) aMat(A) bMat(B) = = 100 % (A) % (B)La suma de las
proporciones de todos los elementos que componen una sustancia debe
dar el 100 %.Ejemplo: Calcular el % de plata, nitrgeno y oxgeno que
contiene el nitrato de plata.M (AgNO3) = 107,9 u +14,01 u + 16,00 u
3 = 169,91 u ; M (AgNO3) = 169,91 g/mol169,91 g (AgNO3) 107,9 g
(Ag) 14,01 g (N) 48,0 g O = = = 100 % Ag % N % O 107,9 g (Ag) 100 %
Ag = = 63,50 % de Ag 169,91 g (AgNO3) 14,01 g (N) 100 % N = = 8,25
% de N 169,91 g (AgNO3) 48,0 g (O) 100 % O = = 28,25 % de O 169,91
g (AgNO3) Tipos de frmulasMolecular.Indica el n de tomos existentes
en cada molcula.Emprica. Indica la proporcin de tomos existentes en
una sustancia.Est siempre reducida al mximo.Ejemplo: El perxido de
hidrgeno est formado por molculas con dos tomos de H y dos de O.Su
frmula molecular es H2O2.Su frmula emprica es HO.
Ejercicio: Escribir las frmulas empricas de: a) Glucosa,
conocida tambin como dextrosa, cuya frmula molecular es C6H12O6; B)
xido de nitrgeno (I), gas usado como anestsico, de frmula molecular
N2O.a) Los subndices de la frmula emprica son los nmeros enteros ms
pequeos que expresan la relacin correcta de tomos. Dichos nmeros se
obtendrn dividiendo los subndices da la frmula molecular por su
mximo comn divisor, que en este caso es 6. La frmula emprica
resultante es CH2O.b) Los subndices en N2O son ya los enteros ms
bajos posibles. Por lo tanto, la frmula emprica coincide con la
molecular. Clculo de la frmula emprica. Supongamos que partimos de
100 g de sustancia. Si dividimos el % de cada tomo entre su masa
atmica (A), obtendremos el n de moles (tomos-gramo) de dicho tomo.
La proporcin en moles es igual a la que debe haber en tomos en cada
molcula. Posteriormente, se divide por el que tenga menor n de
moles. Por ltimo, si quedan nmeros fraccionarios, se multiplica a
todos por un mismo n con objeto de que queden nmeros
enteros.Ejemplo: Calcular la frmula emprica de un compuesto orgnico
cuya composicin centesimal es la siguiente: 34,8 % de O,13 % de H y
52,2 % de C. 34,8 g 13 g = 2,175 mol O; = 13 mol H 16 g/mol
1g/mol
52,2 g = 4,35 mol C 12 g/mol
Dividiendo todos por el menor (2,175) obtenemos1 mol de O, 6
moles de H y 2 moles de C lo que da una frmula emprica: C2H6O
EQUIVALENTE QUMICOLa ley de Richter permite determinar la
relacin de masas en que se combinan entre s los distintos
elementos. Si se toma la masa de uno de ellos como patrn y se
refieren a esta las masas de otros elementos que se combinan con l,
se obtienen constantes para cada elemento que reciben el nombre de
EQUIVALENTE QUMICO, EQUIVALENTE GRAMO o PESO DE COMBINACIN.- Se ha
tomado al oxgeno como patrn, debido a que la mayora de los
elementos reaccionan con l.Se puede decir que: El peso de
combinacin de un elemento es la masa de ese elemento que se combina
(o reemplaza) a 8,00 g de oxgeno o a 1,00 g de hidrgeno.- Si bien
por costumbre se sigue utilizando el trmino equivalente qumico o
equivalente gramo, lo correcto es llamarle Peso de combinacin
EQUIVALENTE QUMICOFORMAS DE CALCULAR:A. El equivalente qumico de
un elemento se calcula dividiendo el peso del tomo para su
respectiva valencia. Ejemplos:Para el oxgeno: Peso atmico = 16;
Valencia = 216/2 = 8 = e.q.Para el nitrgeno:Peso atmico = 14;
Valencia = 314/3 = 4,66 = e.q. EQUIVALENTE QUMICOB) El equivalente
qumico en una sustancia compuesta se lo calcula de esta manera:Se
calcula la mol del compuesto:Se divide la mol: para el nmero de H,
en los cidos; Para el nmero de OH, en las bases; Para el nmero de
la valencia del metal en las salesEjemplos: Calcular el equivalente
qumico del cido sulfricoMol de H2SO4: S = 32 * 1 = 32 O = 16 * 4 =
64H = 1 * 2 = 2 = 98 grs.Como el nmero de H en el cido es de 2; se
tiene 98/2 = 49 e.q.6 HBr +2 Fe 2 FeBr3 + 3 H2 43,5 g 10 g 52,9 g
0,54 g Mequil (g/equil) nequil
HBr80,943,5/80,9 = 0,54Fe18,610/18,6 = 0,54FeBr398,552,5/98,5=
0,54H2 1 0,54/1 = 0,54Masa equivalente Masa (g)Nmero de
equivalentes = masa equivalenteEn el ejemplo anterior podemos ver
como el nmero de equivalentes tanto de reactivos como de productos
es el mismo:
809 g/molmequil(HBr) = = 809 g/eq 1 eq/mol
558 g/molmequil(Fe) = = 186 g/eq 3 eq/mol
