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Teoría atómico molecular
•Concepto de mol•Átomos•Moléculas•Ecuación de los gases ideales
Teoría atómica molecularPostulados :
1.La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.
2.Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.
3.Los átomos permanecen sin división, aún cuando se combinen en las reacciones químicas.
4.Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.
5.Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
6.Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.
Masa atómica y molecular
• Según DaltonHidrógeno Valor 1Mismas condiciones de presión y temperaturaMasa atómica relativa del oxígeno.
1
16
)(
)(
HatómicamasaN
OatómicamasaN
hidrógenodevolumendelMasa
oxígenovolumendelMasa
Masa atómica
Actualmente:Unidad de masa atómica (u) equivale a 1/12 de la masa del átomo de carbono 12Masa atómica: es la masa de un átomo en unidades atómicas.Masa atómica relativa: es la relación entre la masa de un átomo y la masa de la unidad atómica. (sin unidades físicas)Masa molecular: la suma de las masas atómicas.
Masa atómica: uma• En la tabla periódica figuran las masas atómicas relativas; esto quiere decir
que sus valores fueron determinados en relación a la masa absoluta de otro átomo que se toma como referencia.
• Se define uma (unidad de masa atómica) como:
12C La masa atómica
del 12C es g231099265.1
gg 24
23
1066054.112
1099265.1
1 uma=1.66054 10-24 g
Oro(Au) la masa de un átomo de oro calculada con el espectómetro es 3.27*10-22 g
Luego para hallar la uma del oro se realiza:
umauma
AUdeatomo
Aug987.196
10*66054.1
1*
1
)(1022.324
22
umauma
elementoatomo
roespetrómetelenMedidoselementoundegramos 2410*66054.1
1*
)(1
)(
¿Cómo se calcularían los uma de un elemento?
Ejercicio 3a) Calcula las masas moleculares de las sustancias siguientes: CO2,
H2SO4, CuO y H2O. Datos: C = 12 u; O = 16 u; H =1 u; S = 32 U; Cu = 63.5 u
b) Halla la composición centesimal de los elementos que tiene el H2SO4
M ( CO2) = (12 + 2 ·16) u = 44 u
M (H2SO4) = (2 · 1 + 32 + 4 · 16) u = 98 u
M ( CuO) = ( 63.5 + 16) u = 79.5 u
M (H2O) = ( 2 · 1 + 16) U = 18 u
a) Sabemos de otros cursos, que los subíndices de los símbolos atómicos indican el número de átomos → en la molécula de ac. Sulfúrico tenemos 2 átomos de H, 1 de S y 4 de O
b) El ácido sulfúrico contiene tres elementos: H, S y O. La masa molecular la hemos calculado y es 98 u. Sabemos que en esas 98 u tenemos 2 · 1 u de H, por lo que tendremos que calcular cuantas hay en 100 u
Odexz
Sdeyy
Hdexx
%31.6398
10064100
164
98
%65.3298
10032100
32
98
%04.298
1002100
12
98
Continuación
Mol: Cantidad de sustancia• El mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas…) como átomos hay en 12 g de C12.
1 mol de átomos de 12C = 6,022x1023 átomos ó moléculasConstante de Avogadro: NA = 6,022x1023 mol-1
• Se corresponde con la cantidad de sustancia, igual a la masa atómica expresada en gramos.
átomosg
CátomoCdegCdemol 23
23
121212 10023.6
1099265.1
1121
Ejercicio 4
Calcula la masa en gramos a) De un átomo de carbono
b) De una unidad de masa atómica
gCmol
g
Cdeátomo
CmolCdeátomo 23
2310022.6
1
12
10022.6
11
gCátomo
Cdeg
uma
Cátomouma 24
23
1066.11
1099.1
12
11
Número de moles:
Número de entidades elementales:
m: masa en gM: masa molecular g/mol
n: número de molesNA: número de Avogadro
)(
)(
molg
M
gmn
AnNN
¿Qué no entienden?
Ejercicio 5 Calcula el número de moles que hay en 36 g de las siguientes
sustancias. Dato: C = 12u; H = 1u; Ca = 40u; O = 16u; S = 32ua) Metanob) Calcioc) Ácido sulfúrico
44 25.216
136 CHmoles
g
molCHg
a) El nº de moles indica cuántas veces está contenida la masa molar en la masa de la sustancia, por tanto:
M (CH4) = (12 + 4 ·1 ) = 16 u
b) Calculamos ahora la masa molar del calcio y el número de moles que hay en 36 gramos de las sustancias.
M (Ca) = 40 u
Camolesg
molCag 9.0
40
136
c) Calculamos ahora la masa molar del ácido sulfúrico y el nº de moles
M (H2SO4) = (2 · 1 + 32 + 4 ·16 ) = 98 u
Camolesg
molCag 9.0
40
136
Continuación
Ejercicio 6
Indica el número de moles H2SO4 que hay en los siguientes casos:
Datos: H=1u; S=32u; O=16ua) 49g de H2SO4
b) 250u de H2SO4
c) 20·1020 moléculas de H2SO4
Solución:uuuuSOHmolecularMasa 98)164()32(12)( 42
mol
g
SOHuma
SOHg
molécula
SOHuma
mol
moléculas98
1
1066.1
1
98
1
1002.6
42
4224
4223
Continuación
4242
4242 5.098
149) SOHmol
SOHdeg
SOHmolSOHdega
422442
24
1024.498
1
1
1066.1250) SOHmol
g
SOHmol
uma
gumab
42
4223
4242
20
0033.0
1002.6
11020)
SOHmol
SOHmoléculas
SOHmolSOHmoléculasc
Leyes de los gases ideales• Ley de Boyle-Mariotte: A temperatura constante, si
se aumenta la presión disminuye el volumen. Transformación isotérmica.
Un gas ocupa un volumen dentro de un recipiente extensible de 2l cuando está sometido a una presión de 4atm. Si la presión disminuye a un tercio de su valor ¿cuál será el volumen ocupado?
cteVpcteVpVpVp 221100
lVVatmlatmVpVp 63
424 111100
¿
¿Qué relación hay entre el buceo y la ley de Boyle-Mariotte?
1 atm El volumen es 1
2 atm (10 m)El volumen es ½
3atm (20 m) El volumen es 1/3Si aumenta la presión, el volumen tiene que disminuir para que se mantenga constante el producto
cteVp
Leyes de los gases ideales
• Ley de Charles- Gay-Lussac: si se calienta un gas manteniendo constante la presión, el gas se expande modificando su volumen y temperatura. Transformación isobárica.
cteT
V
T
V
T
V
1
1
0
0V0 = volumen inicialT0 = temperatura inicialV1 = volumen final T1 = temperatura final
Ecuación de estado de los gases ideales
cteVp
cteT
V cte
T
Vp
(Ecuación de estado de los gases)
Según Avogadro 1 mol a p = 1atm y T = 273 ocupa 22.4 l por lo que la
constante, tiene un valor de 0.082 atm l/K mol
A esta constante se la llamo R (constante de los gases ideales)
TRnVp
Para n moles
IsobarasIsobaras marcan líneas de presión contante a una altura determinada.
Borrasca bajas presiones mal tiempo
Anticiclón altas presiones buen tiempo
TRnVp
molg
M
gmn
)(
TRN
mVp
V
m
V
m
TR
Np
TR
Np
¿Cómo calcular le densidad en un gas ideal?
Ejercicio 7En un matraz de 200 ml. Hay hidrógeno (H2) a la presión de 1 atm y temperatura de 27 0C.
a) Calcula el número de moles y la masa de hidrógeno.
b) Si el matraz se introduce abierto en un baño de agua a 97 0C, no varía el volumen y la presión exterior es 1 atm, ¿cuántos moles y moléculas de hidrógeno habrá en cada mililitro del mismo?
gmol
gmolesmolgHM
moles
KKmolLatm
Latm
RT
pVnnRTpVa
232
3
11
1063.11
21013.8/2)(
1013.8
300082.0
2.01)
Continuaciónb) Al aumentar la temperatura y estar el matraz abierto, saldrá gas. El gas remanente mantiene la presión y el volumen constantes. Por tanto:
mLmoléculas
mol
moléculas
L
molmoléculasdenEl
Lmolml
moleshabrámLcadaEn
moles
KKmolLatm
Latm
RT
pVnRTnpV
/10987.1
1
10022.61030.3:º
/1030.3200
1059.6:
1059.6
370082.0
2.01
''''
9
235
53
3
11