Clase Mol, Fórmula Empírica, Ecuacion
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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
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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.
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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.
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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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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
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Ejemplo: la sustitucin del hidrgeno del cido por hierro
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Ejemplo: la sustitucin del hidrgeno del agua por el sodio
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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
1. La mayora de compuestos que contienen iones
SO42-son solubles, excepto BaSO4, PbSO4,
CaSO4
2. La mayora de compuestos que contienen iones
OH-son ligeramente solubles (precipitan),
excepto NaOH, KOH, que son solubles y
Ba(OH)2
, Ca(OH)2
son moderadamente solubles.
3. La mayora de compuestos que contienen iones
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.
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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
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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