ESTEQUIOMETRIA Ing. José Eliú Lima Pérez
GENERALIDADES Masa Atómica Algunas veces conocida como peso atómico, es la masa de un átomo en unidades de masa atómica (uma). Una unidad de masa atómica se define como: una masa exactamente igual a un doceavo de la masa de un átomo de carbono-12. El carbono-12 es el isótopo del carbono que tiene seis protones y seis neutrones. Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez
GENERALIDADES Mol Se define como la cantidad de una sustancia dada que
contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas u otras partículas) como átomos hay exactamente en 12 g del isótopo de carbono-12. El número real de átomos en 12 g de carbono-12 se determina experimentalmente. Este número se denomina número de Avogadro (NA). El valor comúnmente aceptado es ¿Por qué se le llama número de NA = 6.0221367 x 1023 Avogadro a este factor? Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez
GENERALIDADES ď‚— Masa Molar ď‚— La masa molar (M)de una sustancia es la masa de un
mol de la sustancia. Vulgarmente es conocida como “peso molecular (P.M.)â€?. ď‚— Sus dimensionales se expresan en (g/mol). ď‚Ąđ?‘´ =
đ?’Žđ?’‚đ?’”đ?’‚ đ?’…đ?’† đ?’?đ?’‚ đ?’”đ?’–đ?’”đ?’•đ?’‚đ?’?đ?’„đ?’Šđ?’‚
đ?’Žđ?’?đ?’?đ?’†đ?’” đ?’…đ?’† đ?’?đ?’‚ đ?’”đ?’–đ?’”đ?’•đ?’‚đ?’?đ?’„đ?’Šđ?’‚
=
đ?’ˆ
đ?’Žđ?’?đ?’?
ď‚— Con ĂŠsta fĂłrmula, sabiendo la masa molar de cada
sustancia, se puede relacionar la masa con sus moles respectivos.
QuĂmica InorgĂĄnica (03) / Ing. JosĂŠ EliĂş Lima PĂŠrez
nNA
m/M
nM m = masa del elemento n = número de moles del elemento N = número de átomos del elemento (N) M = masa molar NA = número de Avogadro Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez
N/NA
GENERALIDADES Ejercicio 1 ¿Cuántos moles de He hay en 5.00 gramos? 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐻𝑒 =
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝐻𝑒 𝑀 𝑑𝑒𝑙 𝐻𝑒
=
5.00 𝑔 4.003 𝑔/𝑚𝑜𝑙
= 1.249 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠
Ejercicio 2 ¿Cuántos gramos de Fe hay en 0.2507 moles? 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝐹𝑒 = 𝑀 𝑑𝑒𝑙 𝐹𝑒 × 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝐹𝑒
𝑔
= 55.847 𝑚𝑜𝑙 × 0.2507 𝑚𝑜𝑙 = 14.00 𝑔
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GENERALIDADES Composición Porcentual: La composición porcentual o composición en masa es
el porcentaje de la masa de cada elemento en un compuesto o en una especie química.
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HIDRACINA (N2H4)
Representación molecular
Elem.
Moles (mol)
Masa atómica (g/mol)
Masa (g)
%
N
2
14.0067
28.013
87.42
H
4
1.0079
4.032
12.58
32.045
100
TOTAL
12.58% Composición porcentual
87.42%
Nitrógeno Hidrógeno
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Relación molar
4
2 Nitrógeno Hidrógeno
ETANOL (C2H5OH)
Representación Molecular
Elem.
Moles (mol)
Masa atómica (g/mol)
Masa (g)
%
C
2
12.011
24.022
52.14
H
6
1.0079
6.0474
13.13
O
1
15.9994
15.9994
34.73
46.0688
100
TOTAL
Composición porcentual
Relación molar 1
34.73%
52.14%
Carbono Hidrógeno Oxígeno
13.13% Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez
6
2
Carbono Hidrógeno
Oxígeno
GLUCOSA (C6H12O6)
Representación Molecular
Elem.
Moles (mol)
Masa atómica (g/mol)
Masa (g)
%
C
6
12.011
72.066
40.00
H
12
1.0079
12.0948
6.71
O
6
15.9994
95.9964
53.29
180.1572
100
TOTAL
Composición porcentual
53.29%
40.00%
Carbono Hidrógeno Oxígeno
6.71% Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez
Relación molar
6
6
12
Carbono
Hidrógeno Oxígeno
Fórmula molecular o química Fórmula empírica Elementos de la fórmula química
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FÓRMULA EMPÍRICA También conocida como fórmula mínima, es para un
compuesto la fórmula escrita con los índices con números enteros más pequeños.
FÓRMULA MOLECULAR O QUÍMICA Es la fórmula o representación de las sustancias con la
correcta proporción de los elementos que le conforman. Puede decirse que la fórmula molecular es un múltiplo de su fórmula empírica.
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Ácido tartárico
Elementos
Carbono (C) Hidrógeno (H) Oxígeno (O)
Fórmula Empírica
C2H3O3
Fórmula Molecular
C4H6O6
Compuesto orgánico que proporciona la acidez característica y distintiva de las uvas.
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Óxido de Aluminio
Elementos
Oxígeno (O) Aluminio (Al)
Fórmula Empírica
Al2O3
Fórmula Molecular
Al2O3
La relación del óxido de aluminio con el anhídrido silicioso, suele utilizarse para caracterizar químicamente el tipo de arcilla presente en suelos. Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez
MASA MOLECULAR ď‚— Conocida tambiĂŠn como peso molecular, es la masa de
sustancia contenida en un mol de la misma. Se obtiene con la sumatoria de los productos de los moles de los elementos con sus masas molares o atĂłmica. ∞
[ đ?’™đ?’? Ă— đ?’™đ?‘´ + đ?’šđ?’? Ă— đ?’šđ?‘´ . . + (∞đ?’? Ă— ∞đ?‘´ ] đ?’Ž=đ?&#x;?
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Masa Molecular El compuesto que proporciona la acidez
característica de las frutas cítricas como el limón es el acido cítrico (C6H8O7). Determine su masa molecular M = [(6 x 12.011) + (8 x 1.00794) + (7 x 15.9994)] M = 192.12 g/mol
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Masa Molecular El compuesto que proporciona un 72% de la base
lipídica en el aceite de oliva es el Acido Graso Oleico (C18H34O2). Determine su masa molecular M = [(18 x 12.011) + (34 x 1.00794) + (2 x 15.9994)] M = 282.47 g/mol
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El análisis de una muestra de 6.40 g de un compuesto
constituido únicamente por hierro y oxígeno, indica que posee 4.48 g de hierro. Determine su fórmula empírica.
Elem.
Masa (g)
M (g/mol)
Fe
4.48
55.847
O
1.92
15.9994
FeO
6.40
----------
Moles (n) Moles (n) Moles (n) Se obtiene los moles de Se determina la masa 0.080219 1.0 2.0 cadase elemento Por diferencia atómica de cada Masa/Masa obtiene la masa 0.120004 1.5 del atómica 3.0 elemento --------- oxígeno -----------------
Respuesta:// En el compuesto hay dos moles de hierro (Fe) y tres moles de
oxígeno (O), por tanto la fórmula empírica del compuesto es
Fe2O3 Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez
El análisis elemental del ácido acetilsalicílico (aspirina) es
60.0% de C, 4.48% de H y 35.52% de O. Si su masa molecular es 180.2 uma, ¿cuál es la fórmula molecular? Elem.
%
C
60.00
H
4.48
O
35.52
CHO
100
Masa (g)
M (g/mol)
Moles (n)
Moles (n)
Moles (n)
Determinar Determinar (M) de9.00 de que no se4.995 sepalalamasa masaatómica 60.00En caso12.011 2.25 los cada moles elemento del 2.00 compuesto 8.00 usar 4.48del compuesto, 1.00794 se recomienda 4.445 Masa/Masa Atómica una base de 100 g para pasar los 35.52 15.9994 1.00 4.00 2.220 porcentajes a masa 100 -----------------------------
En el compuesto hay nueve moles de carbono, ocho moles de hidrógeno y
cuatro moles de oxígeno, por tanto, la fórmula empírica es C9H8O4 Determine la masa molecular de la fórmula empírica M = (9 x 12.011) + (8 x 1.00794) + (4 x 15.9994) = 180.2 g/mol Si la masa molecular de la fórmula empírica es la misma que la del compuesto, entonces ésta pasa a ser la fórmula química Respuesta:
C9H8O4
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Una muestra de 0.4122 g de un compuesto orgánico se quema.
El análisis de los productos de combustión es 0.3618 g de agua y 0.7620 g de dióxido de carbono. Calcule el % de carbono e hidrógeno y su fórmula empírica RESOLUCION 1.
Recordar en este tipo de problemas la Ley de la Conservación de la Materia: «En una reacción química ordinaria la masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos».
2.
Dado a que los productos es agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2) se puede concluir que la muestra orgánica que se quemó puede estar conformada por:
3.
a)
Carbono e Hidrógeno
b)
Carbono, Hidrógeno y Oxígeno
Para determinar la composición elemental del compuesto, se inicia considerando que solo posee carbono e hidrógeno.
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Una muestra de 0.4122 g de un compuesto orgánico se quema.
El análisis de los productos de combustión es 0.3618 g de agua y 0.7620 g de dióxido de carbono. Calcule el % de carbono e hidrógeno y su fórmula empírica 4.
Determinar la masa atómica de cada elemento: Carbono (C) = 12.011 g/mol Hidrógeno (H) = 1.00794 g/mol Oxígeno (O) = 15.9994 g/mol
5.
Determinar la masa molar del agua y del dióxido de carbono Agua (H2O) = 18.015 g/mol Dióxido de carbono (CO2) = 44.010 g/mol
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ď‚— Una muestra de 0.4122 g de un compuesto orgĂĄnico se quema.
El anĂĄlisis de los productos de combustiĂłn es 0.3618 g de agua y 0.7620 g de diĂłxido de carbono. Calcule el % de carbono e hidrĂłgeno y su fĂłrmula empĂrica 4.
Se inicia con el carbono, el cual lo proporciona el diĂłxido de carbono 1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??śđ?‘‚2 1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??ś 12.011 đ?‘” đ??ś đ?‘šđ?‘Žđ?‘ đ?‘Ž đ?‘‘đ?‘’đ?‘™ đ??ś = 0.7620 đ?‘” đ??śđ?‘‚2 Ă— Ă— Ă— = 0.2080 đ?‘” đ??ś 44.010 đ?‘” đ??śđ?‘‚2 1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??śđ?‘‚2 1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??ś
5.
Se sigue con el hidrĂłgeno, el cual lo proporciona el agua đ?‘šđ?‘Žđ?‘ đ?‘Ž đ?‘‘đ?‘’đ?‘™ đ??ť = 0.3618 đ?‘” đ??ť2 đ?‘‚ Ă—
6.
1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??ť2đ?‘‚ 2 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??ť 1.00794 đ?‘” đ??ť Ă— Ă— = 0.0405 đ?‘” đ??ť 18.015 đ?‘” đ??ť2 đ?‘‚ 1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??ť2 đ?‘‚ 1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??ť
Se suman estas masas, si coinciden con el total de la muestra, entonces solo existe C e H. De lo contrario la diferencia serĂĄ de Oxigeno Elemen.
Masa (g)
C
0.2080
H
0.0405
O
0.1637
CHO
0.4122
Se escriben M (g/mol) Moles (n) Moles la (n)masaMoles (n) atĂłmica de los 12.011 1.7 los 17 0.01732 Determinar elementos moles del compuesto En caso que no 1.00794 3.9 39 0.04018 Masa/Masa AtĂłmica coincida, la diferencia 15.9994 1.0 10 0.01023 es del oxĂgeno ----------------------------
QuĂmica InorgĂĄnica (03) / Ing. JosĂŠ EliĂş Lima PĂŠrez
Una muestra de 0.4122 g de un compuesto orgánico se quema.
El análisis de los productos de combustión es 0.3618 g de agua y 0.7620 g de dióxido de carbono. Calcule el % de carbono e hidrógeno y su fórmula empírica 7.
Respuesta: La fórmula empírica del compuesto es
C17H39O10 8.
Para los porcentajes se utilizan las masas de cada uno de los elementos y se divide individualmente entre el peso total de la muestra y el resultado se multiplica por 100. Elemen.
Masa (g)
%
C
0.2080
50.46
H
0.0405
9.82
O
0.1637
39.71
CHO
0.4122
100
Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez
FACULTAD CIENCIAS AGRÍCOLAS Y AMBIENTALES ING. JOSÉ ELIÚ LIMA PÉREZ
Campus de Quetzaltenango