MASAS Y FORMULAS. MOL

MASAS Y FÓRMULAS. CONOCIMIENTO DEL ÁTOMO (1)

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• Aclarar conceptos sobre moléculas, mol, fórmulas,

masas atómicas, moleculares,...

• Repaso de formulación • Repaso del cálculo de porcentajes aplicando el concepto de fórmula.

Isótopos, masas atómicas y componentes del átomo

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Z: número atómico. Es el número de protones.

A: número másico. Es la suma de la masa de protones y neutrones El nº de electrones en un átomo es igual al de protones (en un ion no)

La masa atómica de un elemento es una media ponderada de los isótopos de dicho elemento según su abundancia. Recuerda que la masa de un elemento viene dada por la masa de sus protones y de sus neutrones ya que la de los electrones es despreciable. Se mide en “u” (unidad de masa atómica) ISÓTOPO: son elementos que tienen el mismo número atómico pero distinto número másico.

Rellena el siguiente cuadro sin consultar a la tabla periódica: Elemento

Z

A

Au

79

197

P

nº protones

nº neutr.

nº electr.

0 15

15

15

Ar

18

K

19

39

19

19

Cu

29

65

29

28

Br

Carga

21

80

Co

32

0

36

-1

24

+3

(solución) La manera de representar estos valores es: PÁGINA 1 DE 6

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Cálculo de la masa de un elemento: La masa atómica de un elemento es una media ponderada de los isótopos de dicho elemento según su abundancia: masa atómica = ( abundancia isot. 1 x masa isot. 1) + ( abundancia isot. 2 x masa isot. 2) + ...

Practica: El espectro de masas muestra que el 98’892 % de los átomos de carbono son de carbono-12 con una masa de 12 u exactamente, y el 1’108 por ciento son de carbono-13 con una masa de 13’00335. ¿Cuál sería la masa exacta del carbono?. (resolución) Ejercicio 1 El cloro tiene dos isótopos: el 75’53 % de los átomos de la muestra son de 35-Cl, cuya masa es de 34’96885 u y el 24’47 % restante son de 37-Cl, de masa 36’96590 u.

Calcular el peso atómico del cloro. (resolución)

CONCEPTO DE MOL. Nº de Avogadro.

El MOL relaciona en el Sistema Internacional la cantidad de una sustancia con el número de partículas. Es una relación similar a la de “docena” con el nº 12.

Esta cantidad que supone un mol de sustancia es el NÚMERO DE AVOGADRO y vale:

6’02214.1023 partículas/mol (mol-1) Resulta que la masa de un mol de partículas (átomos, moléculas) es numéricamente igual a la masa atómica o molecular, sólo que se expresa en gramos. A esta cantidad se le suele llamar molécula gramo.

- Un mol de átomos de calcio,ntiene una masa de 40 g (la masa at. del Ca es 40 u) - Un mol de tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno (ácido sulfúrico), tiene una masa de 98 g (su masa molecular es de 98 u) Practica 2: (a): Se sabe que una muestra de hierro contiene 2’35 mol de Fe. ¿Cuántos átomos de hierro hay en esta muestra?. (b): ¿Cuántos átomos de oro hay en 5’07.10-3 mol de Au? (resolución) Ejercicio 2 (a): ¿Cuántos moles de azufre hay en una muestra que contiene 7’65.1022 átomos de S? (b): ¿Cuál es la masa de esta muestra?. Masa atómica S = 32’07 u (resolución) Ejercicio compendio El potasio-40 es uno de los pocos isótopos radioactivos naturales de elementos de número atómico bajo. Su porcentaje de abundancia natural entre los isótopos de potasio es 0’012 por ciento. ¿Cuántos átomos de 40K se toman al beber una taza de leche entera que contiene 371 mg de potasio?. Masa atómica K: 39’1 u (resolución) PÁGINA 2 DE 6

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(Ver Tabla periódica) - (Descarga)

FÓRMULAS Y MASAS

Existen dos grandes tipos de compuestos, aquellos que forman unidades discretas llamadas MOLÉCULAS y aquellos que forman redes, como los compuestos iónicos, las sales por ejemplo.

En los compuestos moleculares hay que distinguir dos tipos de fórmulas que las representan: • La fórmula empírica que indica la proporción en la que se encuentran los átomos (no la cantidad real por molécula) • La fórmula molecular: se basa en la molécula real del compuesto y nos indica

cuántos átomos hay exactamente por molécula: FM = (FE)n.

En ocasiones la fórmula empírica y la molecular coinciden.

La fórmula estructural nos dice cómo se unen los átomos ya que las dos anteriores no ofrecen dicha información. Esta fórmula se utiliza generalmente para compuestos orgánicos.

Practica 3: Formula los siguientes compuestos: metanal (formaldehído), ácido acético (ác. etanoico) y glucosa. a) ¿Tienen la misma fórmula empírica?. ¿Y molecular?. ¿Cuánto vale “n” en cada uno de los casos? b) Escribe sus fórmulas estructurales. c) ¿Cuántos moles hay en 100 g de cada una de esas sustancias?. ¿Y moléculas?. ¿Y átomos?

Masas atómicas: C = 12 ; O = 16 ; H = 1 (resolución) Ejercicio 3: Sea el 3,3 dimetil- 1 - pentanol. a) ¿Cuál es su fórmula molecular?. Escribe y nombra otro compuesto orgánico que tenga la misma fórmula molecular. b) ¿Cuál es la masa de 3’65.1026 moléculas del compuesto?. ¿Cuántos moles son? c) ¿Qué volumen ocupará dicha cantidad a 600 K sabiendo que está en estado gaseoso y a 1 atm? (resolución) (toma las masas atómicas de la práctica 3) Ejercicio 4: La hemoglobina es una proteína que tiene una masa molecular aproximada de 64.500 u. ¿Cuántos moles de este compuesto habría en 1 Kg de dicha proteína? (resolución)

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Composición centesimal.

La composición centesimal de un compuesto es el porcentaje en peso que hay de cada elemento que constituye el compuesto. La masa molar del compuesto se toma como total. Recuerda que un porcentaje es: Practica 4: ¿Cuál es la composición centesimal en masa del halonato, C2HBrClF3 ?. masas atómicas: C = 12’01 ; H = 1’01 ; Br = 79’90 ; Cl = 35’45 ; F = 19 (resolución) Ejercicio 5: Nombre o formula según sea el caso, los siguientes compuestos orgánicos: (resolución) a) b)

c) Ácido 3-pentenoico d) 2,3-pentanodiol i) Calcula la composición centesimal de cada uno de ellos. ii) ¿Cuánto pesarán 3’33.1025 moléculas de cada uno de ellos?

Investigación 1: El trifosfato de adenosina o adenosin trifosfato (ATP) es la molécula que actúa como principal almacén de energía en las células. a) Busca en internet sus componentes y su fórmula empírica. b) En nuestras células, ¿en qué orgánulo celular se forma? c) Halla la composición centesimal del compuesto y calcula la masa en gramos de 8’32.1023 moléculas de ATP. d) La hidrólisis del ATP en ADP+Pi libera 7’7 Kcal/mol. Sabiendo que el ser humano consume unos 40 kg de ATP al día, ¿cuánta energía se desprende por medio de esta reacción?

Masas atómicas: C = 12 ; H = 1 ; N = 14 ; O = 16 ; P = 31 (resolución) Y...¿cómo calcular la fórmula empírica y/o molecular de una compuesto a partir de su composición centesimal?

He aquí una serie de pasos: 1. Se puede tomar como total de referencia cualquier masa de compuestos pero dado que se ofrece un porcentaje, se parte de un total de 100 g.

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Se calcula el número de moles de átomos de cada elemento que hay en esos 100 g de sustancia. La relación que hay de moles de átomos por mol de sustancia es la misma que hay entre átomos del compuesto y fórmula empírica. Para hacerlo se divide la masa que nos dan de cada átomo entre la masa molar atómica.

Se escribe la fórmula con los números decimales obtenidos como subíndices.

Como no tiene sentido hablar de un número decimal de átomos, hay que pasar esos subíndices decimales a números enteros. Para ello se dividen los subíndices entre el menor para reducirlo a la unidad.

Si llegado a este punto, los subíndices difieren poco de ser números enteros, se redondean a los números enteros más próximos para obtener la fórmula final. Si uno o m´s subíndices no son números enteros, hay que multiplicar todos los subíndices por un número entero pequeño que convierta a todos ellos en números enteros.

Practica 5: La composición en masa de la 2-desoxirribosa es 44,77 % de C, 7,52 % de H y 47’71 % de O. Masas atómicas: C = 12’011 ; H = 1’008 ; O = 15’999 (resolución) Ejercicio 6: El succinato de dibutilo es un repelente de insectos utilizado en las casas contra las hormigas y cucarachas. Su composición centesimal es 62’58 % de C ; 9’63 % de H y 27’79 de O. Su masa molecular determinada experimentalmente es 230 u. ¿Cuáles son las fórmulas empírica y molecular del succinato de dibutilo? Masas atómicas: C = 12’011 ; H = 1’008 ; O = 15’999 (resolución) Existen otro tipo de ejercicios en los que no nos dan la cantidad de cada elemento que tiene el compuesto sino que se deducen a partir de una reacción química, por ejemplo una combustión.

Ejercicio 7: La vitamina C es indispensable para la prevención del escorbuto y en dosis grandes puede ser efectiva para evitar los resfriados. La combustión de una muestra de 0’2000 g de este compuesto formado por carbono, hidrógeno y oxígeno produce 0’2998 g de CO2 y 0’0819 g de H2O. ¿Cuál es la fórmula empírica de la vitamina C? C = 12’011 ; H = 1’008 ; O = 15’999 (resolución) Ejercicio 8: El propionato de isobutilo es la sustancia que proporciona el aroma al extracto de ron. La combustión de una muestra de 1,152 g de este compuesto de carbono, hidrógeno y oxígeno produce 2’726 g de CO2 y 1’116 g de H2O. ¿Cuál es la fórmula empírica del propionato de isobutilo? C = 12’011 ; H = 1’008 ; O = 15’999 (resolución) PÁGINA 5 DE 6

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Ejercicio 9: La combustión completa de una muestra de 1,505 g de tiofeno, compuesto formado por carbono, hidrógeno y azufre, produce 3’149 g de CO2, 0’645 g de H2O, y 1,146 g de SO2. ¿Cuál es la fórmula empírica del tiofeno? C = 12’011 ; H = 1’008 ; O = 15’999 ; S = 32’065 (resolución) @profesorjano Test de

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Repaso de formulación de orgánica Nombra o formula según sea el caso 1) 4 - etil - 2,3 - dimetil-heptano 2) 5 - butil - 3,6 - dimetilnonano 3)

4)

5) 2 - penteno 6) 4 - etil - 5, 6 ,6 - trimetil - 2 - hepteno 7)

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