antologia. quimica ii. 2009

ANTOLOGIA DE QUIMICA II

ESTE TRABAJO FUE ELABORADO POR:

INTEGRANTES DE LA ACADEMIA ESTATAL DE QUIMICA2012

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INDICEPRIMER MOMENTO. ESTEQUIOMETRIA 1.1 REACCIN QUMICA _______________________________________________ 1.2 SIMBOLOS AUXILIARES ____________________________________________1.3 BALANCEO DE ECUACIONES ________________________________________ 1.3.1MTODO POR TANTEO __________________________________________ 1.3.2MTODO DE XIDO- REDUCCIN_________________________________ 1.3.3. MTODO ALGEBRAICO.___________________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ PRACTICA NO. 1 REACCION DE DESCOMPOSICIN________________________ PRACTICA No. 2 REACCION DE DOBLE SUSTITUCIN______________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ PRACTICA NO. 3 BALANCEO DE ECUACIONES _________________________ 1.5 ESTEQUIOMETRIA _________________________________________________ 1.5.1 UNIDADES QUIMICAS _____________________________________________ 1.5.2 LEY DE LA CONSERVACIN DE LA MASA O LEY DE LAVOISIER _________ 1.6 RELACIONES ESTEQUIOMETRICAS __________________________________ 1.6.1 RELACIN MOL-MOL. _____________________________________________ 1.6.2 RELACIN MASA-MASA __________________________________________ 1.6.3 VOLUMEN MOLAR _______________________________________________ 1.6.4. RELACION MASA-VOLUMEN _______________________________________ 1.6.5 RELACIN VOLUMEN-VOLUMEN ___________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ PRACTICA LEY DE LA CONSERVACIN DE LA MATERIA ____________ 05 05 08 09 10 12 14 16 17 18 23 24 24 28 29 30 32 33 34 35 36 39

SEGUNDO MOMENTO; SOLUCIONES, ACIDOS Y BASES2.1 CONCENTRACIN DE SOLUCIONES __________________________________

2.1.1 SOLUCIONES EMPRICAS _________________________________________ 2.1.2 SOLUCIONES TCNICAS O VALORADAS ___________________________2.2 SOLUCIONES EMPRICAS ___________________________________________ 2.2.1 SOLUCIN DILUIDA ______________________________________________ 2.2.2 SOLUCIN CONCENTRADA. _______________________________________ 2.2.3 SOLUCIN SATURADA. ___________________________________________ 2.2.4 SOLUCIN SOBRESATURADA. _____________________________________

PRACTICA QUIMICA EN EL HOGAR

__________________________

2.3 SOLUCIONES VALORADAS _______________________________________________ 2.3.1 SOLUCIN PORCENTUAL _________________________________________

2.3.2 SOLUCIN MOLAR. ______________________________________________ 2.3.3 SOLUCIN MOLAL. _______________________________________________ 2.3.4 SOLUCIN NORMAL. _____________________________________________RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________

PRACTICASOLUCIONES VALORADAS _______________________ 2.4 ACIDEZ Y BASICIDAD (CIDOS Y BASES) ____________________________Mis carpetas para compartir.lnk

41 42 42 42 43 44 44 44 45 46 48 51 54 56 59 60 64

2

2.4.1 TEORAS DE CIDOS Y BASES_____________________________________2.4.2 PH Y POH. ______________________________________________________ 2.4.3 NEUTRALIZACIN Y TITULACIN ___________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ________________________________________ PRACTICA ____________________________________________________

64 64 67 69 70

TERCER MOMENTO. QUIMICA DEL CARBONO 3.1.1 HIDROCARBUROS ACICLICOS _____________________________________RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ 3.1.2 HIDROCARBUROS CICLICOS ______________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ 3.2.1 HALUROS O DERIVADOS HALOGENADOS ___________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ 3.2.2 ALCOHOLES ____________________________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ PRACTICA FERMENTACIN ___________________________________ 3.2.3 ALDEHDOS _____________________________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ 3.2.4 CETONAS _______________________________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ 3.2.5 CIDOS CARBOXLICOS __________________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ 3.2.6 TERES ________________________________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ 3.2.7. STERES Y SALES ORGNICAS ___________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ PRACTICA "LA GRASA LIMPIADORA _____________________________ 3.2.8 AMINAS _________________________________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________ 3.2.9 AMIDAS _________________________________________________________ RETROALIMENTACIN TEMATICA ____________________________________

74 77 80 84 87 90 91 95 96 98 99 101 103 104 106 108 109 111 112 115 116 118 119 122 123 125 128 129


PRIMER MOMENTO.

ESTEQUIOMETRIA4Mis carpetas para compartir.lnk

Conceptos Bsicos En el laboratorio se realizan clculos estequiomtricos en magnitudes pequeas: gramos, mililitros y miligramos para conocer las cantidades iniciales (reactivos) y finales (productos) que habr en una reaccin. Esto significa que la utilidad que encontraras en la Estequiometra, es que podrs realizar experimentos a escala (nivel piloto), y una vez comprobado el funcionamiento y productividad del proceso, se podr llevar a cabo a nivel industrial. Empezaremos entonces a definir algunos conceptos bsicos: Qu es lo que te dice la palabra estequiometria? El origen de este trmino proviene del griego sticheion que significa elemento y metrn, medida. La Estequiometria representa el estudio cuantitativo de reactivos y productos en una reaccin qumica 1.1. Reaccin qumica Es un proceso en el que dos o ms sustancias al interaccionar, cambian para formar una o mas sustancias nuevas. Esto es similar a lo que ocurre entre los alumnos en un saln de clases al inicio de un curso. Al interactuar entre ellos, se formaran amistades nuevas, otras se separaran por la influencia de terceros y habr quienes hagan amistad con mas de un compaero, experimentndose una serie de cambios en la dinmica del grupo. Las reacciones qumicas se representan mediante de ecuaciones qumicas. A travs de smbolos se describe lo que ocurre en el laboratorio o en nuestro entorno cuando reaccionan las sustancias. Para entender lo que sucedi, las mostramos en papel por medio de ecuaciones qumicas .Entonces decimos que: Una Ecuacin Qumica es la representacin de una reaccin qumica mediante smbolos y formulas (smbolos auxiliares). 1.2. SIMBOLOS AUXILIARES Se emplean smbolos auxiliares para mostrar lo ms exactamente posible una reaccin qumica, el sentido y las condiciones en que se realiza. Estos son los siguientes: Una flecha hacia la derecha indica que la reaccin es irreversible 5Mis carpetas para compartir.lnk

Una flecha hacia la derecha y otra a la izquierda indica que la reaccin es reversible, es decir, que puede realizarse de izquierda a derecha y viceversa, o que los productos puedan regresar a su estado original. Un triangulo encima de la flecha, indica que la reaccin solo se realizara si se le suministra calor. CO3 CaO+CO2 Para indicar el estado fsico de las sustancias se anota dentro de un parntesis una (s) si la sustancia es un slido, una (I) si es liquido, una (g) si la sustancia es un gas y (aq) si la reaccin se realiza en agua. Una flecha hacia arriba indica un gas que se desprende. Una flecha hacia abajo indica un solid que se precipita. .Si la reaccin requiere energa luminosa, se escribir sobre la flecha el smbolo ( v). Que representa un cuanto de luz. CH3 CH3+Cl () v CH3 CH2 - Cl + HCl

Este smbolo arriba de la flecha representa la electrolisis. 2 H2O(l) 2 H2 (g) + O2 (g)

Para que una ecuacin qumica est correctamente escrita, debe cumplir con lo siguiente: 1. Los smbolos y formulas de reactivos y productos deben estar correctamente escritos. Por ejemplo el gas hidrogeno (H2) puede reaccionar con el gas oxigeno (O2) para dar agua (H2O). La ecuacin qumica se escribe: 2H2+O2 2H2O

El signo + se lee como reacciona con y la flecha significa produce. 2. Las formulas qumicas escritas a la izquierda de la flecha representan las sustancias iniciales denominadas reactivos de la reaccin. 3. Las formulas escritas a la derecha de la flecha son sustancias producidas en la reaccin y son denominadas productos de la reaccin 4. Los nmeros pequeos que aparecen abajo a la derecha de los elementos o compuestos se les llama subndices, y estos, no deben ser modificados. H2, O2, N2, F2, CI2, Br, I2


5. Los nmeros al lado izquierdo de las frmulas son los coeficientes (el coeficiente 1 se omite). Slo los elementos gaseosos o halgenos se presentan como molculas diatmicas: H2, O2, N2, F2, CI2, Br, I2 COEFICIENTE

2H2 + O2 2H2O Reactivos Productos 6. la ecuacin qumica debe cumplir con la Ley de la Conservacin de la Materia de Lavoisier, es decir, una ecuacin qumica debe tener el mismo nmero de tomos de cada elemento a ambos lados de la flecha, tanto en reactivos como en productos, puesto que los tomos ni se crean, ni se destruyen durante una reaccin qumica. S cualquier ecuacin qumica cumple con esta condicin, se dice que se encuentra balanceada. 2H2 + O2 4H 2O 2H2O 4H, 2O

1.3 BALANCEO DE ECUACIONES Adems de los aspectos estudiados en las reacciones qumicas hay otro muy importante, el balanceo de las ecuaciones que las representan. Como vimos anteriormente, en todo reaccin qumica existen reactivos y productos, los cuales representan igualdad en cuanto al nmero de sus tomos molculas. Al colocar una balanza por un lado dos tomos de Na y una molcula de CI2 (reactivos) y, por el otro, el producto do esta reaccin (dos molculas de (NaCI) la balanza estar en equilibrio, ya que tendr el mismo numero de tomos de sodio y cloro en ambos lados. Para que una reaccin qumica est balanceada debe reunir dos requisitos: a) Ser coherente en la ley de la conservacin de la masa b) Conservar la carga elctrica total. Qu es balancear una ecuacin qumica? Es igualar el nmero de tomos de las molculas, as como la carga elctrica neta en ambos miembros de la ecuacin, para que se cumpla la ley de la conservacin de la masa. 7Mis carpetas para compartir.lnk

Los mtodos ms comunes para balancear una ecuacin qumica son por tanteo, xido-reduccin y algebraico. Sin embargo, antes de explicarlos debemos tener en cuenta los siguientes aspectos. a) Escribir la ecuacin completa b) Poner los reactivos en el primer miembro de la ecuacin y los productos en el segundo, separndolos mediante el smbolo , como se ha mencionado anteriormente. A+B C+D 1.3.1 Mtodo por tanteo Es un mtodo til solo para ecuaciones sencillas, con no ms de dos reactivos y productos. Consiste en encontrar por tanteo los coeficientes numricos, que se colocan antes de cada tomo o molcula, de manera que su nmero sea igual en ambos lados de la ecuacin. Balancear la ecuacin que representa la reaccin de hierro con el cido clorhdrico por el mtodo del tanteo Fe + HCI FeCI2 + H2 Observamos en la ecuacin que existen Como reactivos1 tomo de Fe 1 tomo de H 1 tomo de CI

como productos1 tomo de Fe 2 tomos de CI 2 tomos de H

Balanceando la ecuacin tenemos: Como reactivos 1 tomo de Fe 2 tomos de H 2 tomos de CI Como productos 1 tomo de Fe 2 tomos de CI 2 tomos de H

El coeficiente encontrado es el nmero 2, que permite que la ecuacin quede balanceada; cumpliendo as con las condiciones ya mencionadas. Balanceando por el mtodo de tanteo la siguiente ecuacin qumica: H2O + N2O5 HNO3 Como reactivos 2 tomos de HMis carpetas para compartir.lnk

Como productos 1 tomo de H 8

6 tomos de O 2 tomos de N

1 tomo de N 3 tomos de O

Ya balanceada la ecuacin queda de la siguiente manera. H2O + N2O5 2HNO3 Ahora tenemos: Como reactivos Como productos 2 tomos de H 2 tomos de H 6 tomos de O 6 tomos de O 2 tomos de N 2 tomos de N El coeficiente encontrado para la ecuacin en 2, que se antepone a la molcula que representa al producto, quedando as la ecuacin balanceada. 1.3.2 mtodo de xido- reduccin El concepto de xido reduccin se emplea para describir la prdida o ganancia de electrones de los elementos que forman parte de reacciones difciles de balancear por el mtodo de tanteo. El trmino oxidacin se utilizaba anteriormente para indicar la adicin de oxgeno a elementos o compuestos; el de reduccin, para indicar la eliminacin del oxgeno en un compuesto. A medida que se avanz en el estudio de estas reacciones, el significado de los trminos cambi; ahora se utiliza el concepto de estado de oxidacin como: La transferencia real de electrones de un tomo a otro. Es decir, cuando un tomo pierde electrones se dice que se oxida; cuando los gana, que se reduce. Este mecanismo es simultneo, ya que cuando un tomo pierde electrones otro los gana. Para comprender mejor este tema, debemos tener presentes los conceptos de agente oxidante y reductor, nmero de oxidacin y configuracin electrnica. Agentes oxidantes y reductores. El elemento que en la reaccin suministra electrones y se oxida es el agente reductor; el que gana electrones y se reduce, agente oxidante. Si un elemento cede o gana electrones fcilmente, se dice que es un agente reductor u oxidante fuerte, respectivamente. El nmero de oxidacin se define como: El nmero de electrones ganados o perdidos por un elemento, el cual depende de los electrones desapareados que tiene un orbital. La configuracin electrnica es la distribucin de los electrones que un tomo tiene en sus niveles de energa. La configuracin electrnica sirve para visualizar la forma en que los electrones del in o elemento estn distribuidos. Cabe sealar que el nmero atmico de un elemento corresponde al nmero de electrones o protones que tiene el tomo. Este debe tener el mismo nmero de cada una de dichas partculas para ser elctricamente neutro; es decir, el nmero de cargas positivas debe ser igual al de cargas negativas. 9Mis carpetas para compartir.lnk

Para ilustrar los conceptos anteriores, veamos el siguiente ejemplo: Determinar el nmero de oxidacin del elemento Na. El nmero atmico es de 11. Esto significa que tiene 11 protones (+) y 11 electrones (-) y que su carga elctrica es neutra, es decir, de 0. Su configuracin electrnica es:11

Na = 1s2,2s2,2p6,3s1

Como se observa, en su configuracin electrnica tiene un electrn en su ltimo nivel. Si pierde dicho electrn, su carga elctrica positiva ser de +1, con lo cual el tomo se convierte en un in positivo llamado catin Na+1. Esta carga de +1 es su nmero de oxidacin. De lo Antenor, concluimos que el nmero de oxidacin de un elemento depende del nmero de electrones desapareados, que un tomo tiene en su ltimo nivel de energa. Cabe mencionar que estos electrones son los que se transfieren en el mecanismo de xido reduccin. Reglas para la asignacin de nmeros de oxidacin. Entre los pasos que se siguen para balancear ecuaciones por el mtodo de xido reduccin, figura la asignacin de nmeros de oxidacin a las sustancias presentes en una ecuacin. Para realizarla es necesario considerar las siguientes reglas: a) En todos los tomos libres existe siempre el mismo nmero de cargas elctricas positivas y negativas. b) El nmero de oxidacin de unin monoatmico es igual a su carga inica. Ejemplos: Na+1, Ca+2, Al+3, Cl-1 c) El nmero de oxidacin del hidrgeno es de +1, excepto cuando se combina con los elementos metlicos, formando los compuestos llamados hidruros, como el LiH (hidruro de litio), en los cuales el nmero de oxidacin es de 1. d) El nmero de oxidacin del oxgeno es 2. e) El grupo funcional o radical OH, llamado tambin hidroxilo u oxidrilo, tiene como nmero de oxidacin 1 (OH-1). f) En toda molcula la suma de las cargas positivas debe ser igual a la suma de las negativas, para que la molcula sea elctricamente neutra. Por ejemplo, en la molcula del cido sulfrico H2SO4 tenemos lo siguiente:elemento H S O No. oxidacin +1 +6 -2 No. De tomos x2 x1 x4 Suma de cargas = +2 = +6 = -8 0

Pasos para el balanceo por el mtodo redox. a) Escribir la ecuacin completa de la reaccin, tanto en reactivos como en productos. b) Asignar los nmeros de oxidacin a cada elemento, siguiendo las reglas ya descritas. 10Mis carpetas para compartir.lnk

c) Observar que elementos han cambiado su nmero de oxidacin al pasar de reactivos a productos. Recuerda que slo dos elementos sufren el cambio. d) Determinar cuntos electrones han perdido o ganado esos elementos. e) Subrayar en la ecuacin qumica dichos elementos f) Escribir el nmero de electrones perdidos o ganados por cada elemento. g) Intercambiar dichos nmeros: el nmero del elemento que se oxida se coloca al lado del que se reduce; el nmero del elemento que se reduce al lado del que se oxida. Esos nmeros representan los coeficientes en las formulas de los compuestos que contienen a los elementos que sufrieron el cambio. h) A continuacin, con base en esos nmeros, que ya no pueden moverse del lugar asignado, se procede a balancear el resto de la ecuacin por tanteo. Ejemplo: Empleando los pasos descritos para el balanceo por el mtodo redox, resolver la siguiente ecuacin: a) HNO3 + Fe Fe0 Fe(NO3)2 + NO + H2O N+2 O-2 + H2+1 O-2

b) H+1 N+5 O3 -2 +

Fe+2 (NO3)2 -1 +

c) Se observa que los elementos que cambiaron de nmero de oxidacin son: Fe, que como reactivo tiene nmero de oxidacin 0 y como producto +2, y el nitrgeno, que como reactivo tiene nmero de oxidacin de +5 y como producto +2. d) El Fe pasa de 0 a +2 (gana 2 electrones); el N pasa de +5 a +2 (pierde 3 electrones). e) HNO3 f) HNO3 g) HNO3 h) 8 HNO3 + + + Fe Fe Fe + 2 Fe elemento H N Fe O Fe(NO3)2 + NO + H 2O

Fe(NO3)2 + NO + H2O 2 3 3 Fe(NO3)2 + 2 NO + H2O 3 Fe(NO3)2 reactivos 8 tomos 8 tomos 2 tomos 24 tomos + 2 NO + 4 H2O

productos 8 tomos 8 tomos 2 tomos 24 tomos

Con lo cual la ecuacin queda balanceada.

1.3.3. Mtodo algebraico. 11Mis carpetas para compartir.lnk

No todas las ecuaciones pueden balancearse por los mtodos de tanteo o redox, debido a que algunas son complejas, lo cual hace necesario emplear otro mtodo basado en el algebra elemental; el algebraico. Reglas para balancear una ecuacin qumica por el mtodo algebraico. a) Escribir la ecuacin qumica completa. b) Asignar a cada frmula una literal (a, b, c, etc.) c) Establecer tantas ecuaciones algebraicas como literales. d) Asignar un valor arbitrario a una literal en cualquier ecuacin algebraica. e) Resolver el sistema de ecuaciones algebraicas por cualquier procedimiento (eliminacin, sustitucin, igualacin, etc.) f) Al resolver el sistema de ecuaciones algebraicas, deben buscarse los valores de cada literal. Estos valores son los coeficientes de cada frmula en la ecuacin qumica ya balanceada. Ejemplo: Balancear por el mtodo algebraico la siguiente ecuacin qumica. a) HNO3 b) HNO3 a + + Mg Mg b Mg(NO3)2 Mg(NO3)2 c + + NO NO d + + H2O H2O e

c) El sistema de ecuaciones algebraicas puede establecerse de la siguiente manera.H est en N est en O est en Mg est en a = 2c a= 2c + d 3a = 6c +d +e b=c Ecuacin 1 Ecuacin 2 Ecuacin 3 Ecuacin 4

d) Se asigna el valor arbitrario de 2 a la literal a. Por lo tanto: a= 2 como consecuencia de la ecuacin 1 a=2e y 2 = 2e luego e =2/2 = 1 Tomando la ecuacin 2 a= 2c + d d =2-2c (ecuacin 5) Sustituyendo este valor en la ecuacin 3. 3a = 6c + d + e 3(2) = 6c + d + e 12Mis carpetas para compartir.lnk

6 = 6c + d + e Tomando el valor de d de la ecuacin 5: 6 = 6c + (2-2c) + e Como e = 1, simplificando trminos tenemos: 6 - 3 = 4c 3 = 4c Donde: c = Como consecuencia de la ecuacin 4. b = c, b = Tomando la ecuacin 4 podemos calcular d: a = 2c + d 2 = 2(3/4) + d d = 2 - 6/4 d = 2/4 Con este ltimo se han encontrado los valores de todas las literales de las ecuaciones algebraicas. a = 2 b = c = d = 2/4 e = 1 Como no debe haber fracciones de nmeros de los coeficientes de las frmulas, dichos valores deben convertirse a enteros. Para hacerlo, los multiplicamos por 4. a b c d e = = = = = 2 x 4=8 x 4=3 x 4=3 2/4 x 4 = 2 1 x 4=4 Con ello la ecuacin qumica queda balanceada como sigue: 8HNO3 + 3Mg 3Mg(NO3)2 + 2NO + 4H2O


Retroalimentacin Temtica I.- Para la siguiente reaccin, escribe sobre la raya cules son los reactivos y cules los productos: C6H6 + O2 CO2 + H2O

Reactivos _______________________ Productos _______________________ II.- Relaciona las siguientes columnas.a) expresan que las sustancias se ( encuentran en estado slido, lquido o gaseoso. b)indica que la reaccin es irreversible ( c)expresa que la sustancia est disuelta en agua d)smbolo para denotar que a la reaccin se le debe suministrar calor e) expresa el nmero de molculas que se encuentran en una reaccin. f) puede expresar el nmero de tomos en el grupo inico ( ( ( ( ) ( ac ) ) ) coeficiente ) s, l, g ) ) subndice


IIII.- Contesta el siguiente cuestionario. 1) Por qu es necesario balancear las ecuaciones qumicas? __________________________________________________ 2) Qu ley de conservacin se satisface al balancear una ecuacin qumica? __________________________________________________ 3) Subraya los coeficientes que balanceen cada una de las siguientes reacciones: HNO3 + NaOH NaNO3 +H2O a) 1,1,1,2 b)1,1,2,1 c) 1,21,1 d) 1,1,1,1

Pb(NO3) + NaOH NaNO3 + Pb(OH)2 a)1,2,3,1 b)1,2,2,1 c)1,2,2,2 d)1,3,2,1 Ca3P2+H2O Ca(OH)2+PH3 a)1,6,3,1 b)1,3,3,2 c)1,6,3,2 d)2,6,3,2

NH3+O2H2O+N2 a)4,3,6,2 b)4,3,6,1 c)4,3,3,2 d)2,3,6,2

IV) Analiza las reacciones siguientes y completa correctamente el coeficiente faltante. a) b) c) d) e) PCI3+3H2OH3PO3+_HCI H3PO4+_NaBrNa3PO4+3HBr 2C2H6+_O24CO2+6H2O SO2+_H2S2H2O+3S FeS+_HCIFeCI2+H2S

VI) Balance por tanteo las siguientes ecuaciones: a) KCIO3+ S KCI+ SO2

b) AL2S3+ H2O AL(OH)3+ H2S c) d) e) P2O5+ H2O H3PO4 Fe(OH)3+ H2SO4 Fe(HSO4)3+ H2O FeS + HCI FeCI2+ H2S 15Mis carpetas para compartir.lnk

f) g) h) i) j)

B+ KOH K3BO3+ H2 H2O2 H2O+ O2 H2SO4+ NaCI Na2SO4+ HCI SO2+ NaOH Na2SO3+ H2O Fe2O3+ C Fe+CO

VII.- Balancear por metodo algebraico 1) KIO4 + KI + HCl HCl + I2 + H2O 2) HNO3 + I2 NO2 + H20 + HIO3 3) Bi (OH)3 + K2SnO Bi + K2SnO3 + H2O 4) Sb + HNO3 Sb2O5 + NO + H2O 5) Na2 TeO3 + Na I + HCl NaCl + Te + H2O + I2 6) CoSO4 + KI + KIO3 + H2O Co(OH)2 + K2SO4 + I2 7) HNO3 + H2 SO4 + Hg Hg2SO4 + H2O + NO 8) HNO3 + H2S NO + H2O + H2SO4 9) Cu + HNO3 H2O + NO + Cu (NO3)2 10) H3BO3 + Na2CO3 Na2B4O7 + H2O + CO2 11) FeCl2 + H2O2 + HCl FeCl3 + H2O 12) NaCl + H2SO4 Na2SO4 + HCl 13) Hg + HNO3 Hg (NO3)2 + NO + H2O 14) CaO + SiO2 Ca SiO3 15) As + NaClO + NaOH Na3AsO4 + NaCl + H2O VIII.- Balancear por mtodo redox 1) HNO3 + Fe Fe (NO3)2 + NO + H2O 16Mis carpetas para compartir.lnk

2) KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + K2SO4 +Fe2 (SO4)3 + H2O 3) HBrO3 + HNO2 HNO3 + Br2 + H2O 4) HNO3 + P4 + H2O H3PO4 + NO 5) CuO + NH3 N2 + Cu + H2O 6) HCl + MnO2 MnCl2 + H2O + Cl2 7) Cu + HNO3 Cu (NO3)2 + NO + H2O 8) KMnO4 + KCl + H2SO4 MnSO4 + KHSO4 + H2O + Cl2 9) CuS + HNO3 Cu (NO3)2 + S + H2O + NO 10) K2Cr2O7 + HCl CrCl3 + KCl + H2O + Cl2 11) Fe + H2SO4 Fe2 (SO4)3 + SO2 + H2O 12) Na2Cr2O7 + H2S +H2SO4 Cr2 (SO4)3 +NaHSO4 + S + H2O 13) Na2SO3 + KMnO4 + HCl Na2SO4 + MnCl + KCl + H2O 14) Mn (NO3)2 + NaBiO3 + HNO3 HMnO4 + Bi (NO3)3 + NaNO3 + H2O 15) K2Cr2O7 + SnCl2 + HCl CrCl3 SnCl4 + KCl + H2O PRACTICA BALANCEO DE ECUACIONES MATERIAL Y SUSTANCIAS 2 vasos de precipitado de 250 ml 1 popote 1 agitador 5 gr de cal (CaO) 100 ml de agua. PROCEDIMIENTO. 1.- disuelve aproximadamente 5 gr de cal (oxido de calcio) en 100 ml de agua. Deja en reposo unos minutos para que el exceso de CaO se asiente. 2.- coloca 30 ml de la solucin transparente de cal en un vaso de precipitado de 250 ml o cualquier frasco pequeo; introduce un popote y sopla con cuidado durante seg. ms. 3.- que aspecto tiene el agua de cal?_________________________________________ 4.- cuando respiramos, Qu sustancia inhalamos? ______________________________ 17Mis carpetas para compartir.lnk

5.- Y que exhalamos? _____________________________________________________ 6.- en donde encontramos este gas comnmente?_______________________________ Explicacin La respiracin en los seres vivos es un proceso de oxido reduccin, en el cual hay desprendimiento de molculas de CO2 que al reaccionar completamente con el CaO, forma el carbonato de calcio. El oxido de calcio CaO contenido en el agua reacciona con el dixido de carbono CO2 que se encuentra en el aliento que nuestros pulmones exhalan cuando respiramos, y se produce carbonato de calcio CaCO3, que es un polvo blanco y fino que es insoluble en agua. Ocurre una reaccin qumica de sntesis.

CaO Oxido de calcio (cal)

+

CO2

CaCO3 Carbonato de calcio

Dixido de carbono

1.4 ESTEQUIOMETRIA INTRODUCCION La estequiometria es una palabra que proviene de los vocablos griegos stoicheon que significa elemento, y metron, medida, por lo tanto el significado etimolgico de la palabra es medida de los elementos. Tomando en consideracin lo anterior se puede decir que la estequiometria es: La parte de qumica encargada de estudiar las relaciones cuantitativas de las sustancias y de sus reacciones, tanto en peso como en volumen. Dicho de otra manera la estequiometria se encarga de estudiar la composicin de los elementos que forman una sustancias y determinar las cantidades de reactivos y productos que intervienen en una reaccin. 18Mis carpetas para compartir.lnk

En la industria qumica o las relacionadas con ella, es importante saber que cantidad de reactivos son necesarios para obtener una determinada cantidad de productos. Por ejemplo para obtener una tonelada de fierro a partir de la hematita (Fe2O3) se deben realizar ciertos clculos para saber cual es la cantidad necesaria. A estos clculos se les llama clculos estequiometricos, mismos que tendrn como premisa fundamental la ley de la conservacin de la masa. Si consideramos una reaccin hipottica A + B C + D donde A y B son los reactivos y C y D son los productos, surgen unos cuestionamientos como: a) Cuanto se requiere de A para que reaccione con cierta cantidad de B b) Cuanto se produce de C y D en la reaccin. Las cantidades de estos elementos y/o compuestos de acuerdo a su estado de agregacin, se pueden medir utilizando las unidades convencionales de masa y volumen, establecidas internacionalmente. En esta unidad se estudiaran los aspectos fundamentales de los clculos estequiometricos estableciendo las relaciones ponderales masa-masa, masa-volumen y volumen-volumen entre reactivos y productos.

1.4.1 UNIDADES QUIMICAS 1.4.2 Las unidades qumicas se emplean para calcular (pesar, contar ) partculas muy pequeas ( tomos, iones o molculas), cada ves que ocurra una reaccin qumica. Entre las principales unidades se encuentran: Peso atmico: El peso atmico de un elemento es proporcional al peso real de un tomo, es decir, es el peso promedio de los tomos de un elemento en relacin con el peso de un tomo de carbono 12. Por ejemplo el magnesio tiene un peso de 24.312 uma, lo que significa que el magnesio pesa aproximadamente el doble que un tomo de carbono 12, este dato se obtiene de la tabla peridica. Peso molecular: Es igual a la suma de los pesos atmicos de los elementos que forman una molcula. Por ejemplo: El peso molecular del O2 es igual a 32 uma = 1(16) + 1(16) El peso molecular del H2O es igual a 18 uma = 2(1) + 1(16) El mol: Es una unidad de cantidad de partculas que equivale al peso atmico o molecular de una sustancia, el numero de partculas que constituyen una mol es 6.02x1023 y tiene nombre propio, se conoce como numero de Avogadro. No podemos medir la masa de cada tomo individualmente, pero si podemos medir la masa de un grupo representativo de asomos y compararla con una masa de otro numero igual de un tomo distinto, entonces decimos que: 19Mis carpetas para compartir.lnk

6.02x1023 partculas = 1 mol de tomos 6.02x1023particulas = 1 mol de molculas Es importante subrayar que un mol representa cantidad de partculas, pero estas partculas van a pesar distinto dependiendo del tipo de sustancia, tomo, molcula o compuesto de que se trate, esto es: una mol de tomos posee 6.02x1023 partculas, pero estas partculas pesan lo que seala el peso atmico de la sustancia. Una mol de molculas posee 6.02 x 1023 molecular de la sustancia o compuesto. Por ejemplo: Numero de partculas que Estas partculas pesan posee 1 mol de H2O 1 mol de CO2 1 mol de S 1 mol de C 6.02 x 1023 12 gramos 6.02 x 1023 6.02 x 1023 6.02 x 1023 18 gramos 44 gramos 32 gramos partculas y pesa lo que indica el peso

Clculos Qumicos En este tema, conocers los diferentes tipos de unidades qumicas que se emplean para realizar clculos estequiometricos. Es imprescindible el uso y manejo correcto de la Tabla Peridica, para obtencin de los pesos atmicos de las sustancias y los pesos moleculares. Esto te permitir resolver correctamente los ejercicios que proponen. El conocimiento de las unidades qumicas facilitara la realizacin de diversos clculos, como continuacin se describen. Nmero de moles en x gramos de sustancia. Si un mol es igual al peso molecular de la sustancia, entonces tenemos la siguiente formula:Gramos de una sustancia Nmero de moles (n) = Peso molecular de la sustancia

Gramos de una sustancia Nmero de moles (n) = 20Mis carpetas para compartir.lnk

Peso atmico de la sustancia Entonces, cuando se trate de conocer la cantidad de moles de un tomo emplearemos la siguiente formula: g n= pa Cuando se trate de calcular la cantidad de moles de una molcula o compuesto, utilizaremos la siguiente formula: g N= pm En caso de que necesitemos calcular la masa de un determinado nmero de moles podemos utilizar: g = n pa o g = n pm Ejemplos: 1.- Cuntos moles estn contenidos en 170g de CO2? Datos: n=x g = 170g pm CO2 = 44g/mol Formulas y desarrollo g n= pm 170gr n= 44g/mol n = 3.86 moles de CO2

2.- Que cantidad de gramos existe en 1.5 moles de hidrxido de sodio (NaOH)? Datos: G=x N = 1.5 moles de NaOH Pm de NaOH = 40g/mol Frmulas y Desarrollo: g 21Mis carpetas para compartir.lnk

n= pm g = n x pm g = 1.5 moles x 40g/mol g = 60g

NUMERO DE ATOMOS O MOLECULAS EN X GRAMOS DE SUSTANCIA 1 mol = 6.02x1023 partculas (tomos o molculas de una sustancia) 1 mol= peso atmico o peso molecular de una sustancia Entonces: Numero de tomos o molculas(N)= 6.02x1023 partculas x moles N = 6.02x1023 x n Entonces: N = numero de tomos o molculas de una sustancia = 6.02x1023 partculas x n n = numero de tomos o molculas de una sust./ 6.02x1023 molculas/mol Donde: n = g / p.m.

EJEMPLOS: 1.- Cuantas molculas estn contenidas en 38 gramos de CaO DATOS: g = 38 gramos p.m.= 56 gr./ mol Formula y desarrollo: N = n x 6.02x1023 molculas / mol n = g/p.m. 22Mis carpetas para compartir.lnk

N = 0.678 mol x 6.02 x 1023 molculas/mol N = 4.08 x 1023moleculas 2.- Cuantos moles hay en 15.078 x 1023 molculas de NH3 DATOS: n= Molculas de NH3 = 15.078 X1023 Formula y desarrollo Numero de molculas de una sustancia (N) = n x 6.02 x 1023 molculas /mol n= numero de molculas de una sustancia(N) /6.02X1023moleculas/mol n = 15.078x1023 molculas / 6.02 x1023 molculas/mol n = 2.5 moles LEYES PONDERALES Para determinar la relacin matemtica entre peso y volumen de las sustancias que participan en una reaccin qumica (reactivos y productos), se emplean formulas y leyes ponderales de la qumica. 1.4.2. Ley de la conservacin de la masa o ley de Lavoisier: Anteriormente se crea que la materia era destructible y se aduca como ejemplo la combustin de un trozo de carbn que despus de arder, quedaba reducido a cenizas, con un peso muy inferior, sin embargo el uso de la balanza permiti al cientfico ingles Antonio Lavoisier, comprobar que si se recuperaban los gases formados en la combustin, el sistema pesaba igual, antes y despus de la experiencia, por lo que dedujo que la materia era indestructible. La ley de la conservacin de la masa seala que en una reaccin qumica, la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos de la reaccin (la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma). Por ejemplo para preparar un licuado de fresa, tus reactivos pueden ser 250 ml de leche, 100 fresas y una cucharada sopera de azcar. Una vez que efectas la mezcla el producto que obtienes es: 250 ml de leche, 100 fresas y una cucharada sopera de azcar, pero mezclados, esto es no se creo ni se destruyo la materia, solo se transformo. Tericamente esta ley se puede comprobar a partir de una ecuacin balanceada, sumando los pesos moleculares de reactivos y productos. A Peso de A Ejemplo: 2 NaOH + H2SO4 2 ( 23+16+1) + ( 1X2+32+16X4) = Na2SO4 + 2 H 2O = (23X2+32+16X4) + 2 (1X2+16 ) 23Mis carpetas para compartir.lnk

+ +

B Peso de B

= =

C Peso de C

+ +

D Peso de D

80 GR.

+

98 GR. 178 GR.

= =

142 GR. + 178 GR.

36 GR.

1.5 RELACIONES ESTEQUIOMETRICAS Qu informacin invisible hay en una ecuacin qumica balanceada? La palabra estequiometra deriva del griego stcichin (elemento) y metro (medida). Se aplica a la medicin de las cantidades de los elementos que intervienen en una reaccin qumica. As a estequimetra se define como: La rama de la qumica que estudia las relaciones de moles, masas y volmenes que se dan entre los reactivos y los productos de una reaccin Cuando se escribe una ecuacin qumica y se balancea hay una gran cantidad de informacin invisible que se relaciona tanto con la teora atmica como informacin que se obtiene de un laboratorio al hacer un anlisis cuantitativo. En este punto aprenderemos cual es esa informacin que no es tan evidente. Moles Qu informacin invisible tiene el coeficiente de una ecuacin qumica? Para ver la parte invisible de la qumica necesitamos recurrir nuevamente a su esencia molecular. Del estudio de la estructura atmica (vase del tomo a las macromolculas (qumica 2), pgs. 9-12) aprendimos que los tomos son las partculas microscpicas de los elementos que al combinarse constituyen las molculas. El nmero de tomos de cada elemento que intervienen en la molcula lo representamos e la frmula y aplicamos la ley de la conservacin de la masa igualando el nmero de tomos de cada elemento antes y despus de la reaccin, ejemplo: 2C + O2 2 tomos de C 1 molcula de O2 2CO 2 molculas de CO

Esta ecuacin balanceada nos indica que 2 tomos de carbono reaccionan con 1 molcula de oxgeno para producir 2 molculas de monxido de carbono. Cmo convertir la informacin de los modelos atmicos en informacin que maneje unidades fciles de medir o pesar como es el kilogramo (Kg) propuesto por el Sistema Internacional (SI)? El qumico no trabaja con molculas sino con conjuntos de molculas, consideremos qu sucede si manejamos conjuntos de 12 partculas. 2C + O2 2 docenas de 1 docena de tomos de C molcula de O2Mis carpetas para compartir.lnk

2CO 2 docenas de molculas de CO 24

Observa que si se mantiene la misma proporcin entre tomos, molculas o docenas ni una sola molcula de reactivo que fuera del cambio qumico. El conjunto de una docena de tomos o molculas es tan pequeo que experimentalmente es imposible medir. LA ESTEQUIMETRA COMO RECETA DE COCINA. Cualquiera entiende que si una receta para preparar 30 biscochitos pide 2 tasas de harina y 3 huevos (ms otros ingredientes como azcar, leche, etctera) pero si en el refrigerador hay media docena de huevos te podras preguntar Cuntos biscochitos se pueden cocinar en total y cunta harina se requiere? Esta pregunta la resuelves de manera sencilla si observas que los huevos equivalen a 2 veces la cantidad que pide la receta, por lo tanto se van a necesitar 2 veces la cantidad de biscochitos. Esta receta de cocina como ecuacin qumica es: 2 tazas de harina + 3 huevos = 30 biscochitos

Llamemos C al cociente de lo que se tiene (6 huevos) entre lo que pide la receta (3huevos): 6(cantidad que se tiene) C = 3(cantidad requerida) = 2

2(2 tazas de haran + 3 huevos) = 2(30 biscochitos) 4 tazas de harina + 6 huevos = 60 biscochitos Esta es la frma ms sencilla de resolver todos los problemas sean de cocina o de estequiometra.

1.5.1

Relacin mol-mol.

En estos casos basta considerar que los coeficientes de la ecuacin indican el nmero de moles de cada sustancia. Ejemplo 1 25Mis carpetas para compartir.lnk

Se disuelven 5 moles de sodio en agua de acuerdo a la siguiente ecuacin: 2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(ac) + H2(g)

Cuntas moles de hidrgeno se desprendern?

Solucin: Mtodo de la receta estequimetrica. De la ecuacin se observa que 2 moles de sodio (2Na) producen 1 mol de hidrgeno (H2). 5 mol Na ? mol H2

2Na + 2 H2O 2NaOH + H2 2 mol Na ---------------------------------------- 1 mol H2 Cantidad dada en el problema C = Cantidad estequiometrica necesaria en la reaccin 5 C= 2.5(2Na 5Na + + 2 2 H2O = 2.5 2NaOH 5 NaOH + H2)

5 H2O

+ 2.5 H2

Resultado: 2.5 mol de hidrgeno. Mtodo de la regla de tres. De la ecuacin se observa que 2 moles de sodio (2Na) producen 1 mol de hidrgeno (H2). 2Na + 2 H2O 2 NaOH + H2 mol Na (1 mol H2) X= 2 mol Na 5 = 2 2.5

2 mol Na 5 mol Na

----------------------------

1 mol H2 X


Ejercicios 1) de la ecuacin: HClO4 + 4 SO2 + 4 H2O 4 H2SO4 + HCl

Cuntas moles de H2SO4 se pueden obtener haciendo reaccionar 6 moles de HClO4? Cuntas moles de SO2 se requieren para preparar 8 moles de HCl? 2) de la ecuacin: C7H16 + 11 O2 7 CO2 + 8 H2O

Cuntas moles de H2O se obtienen con 30 moles de O2? Cuntas moles de C7H16 se necesitan para producir 21 moles de CO2? 3) de la ecuacin: Pb(NO3)2 + 2 NaOH 2NaNO3 + Pb(OH)2

Cuntas moles de NaNO3 se obtienen de 7 moles de NaOH? Cuntas moles de Pb(NO3)2 se requieren para producir 12 moles de Pb(OH)2? 1.5.2 Relacin masa-masa

Cmo ver las masas de una ecuacin qumica? Multiplica las moles (los coeficientes de la ecuacin balanceada) por la masa molar de cada compuesto y obtienes la masa que reacciona. Ejemplo 1. 2Na(s) + 2 H2O(l) 2NaOH(ac) + H2(g)

Con base en la ecuacin anterior determina Cuntos gramos de hidrgeno se desprenden al disolver 100 gramos de sodio en agua? Solucin: 27Mis carpetas para compartir.lnk

a) determina las masas molares de los compuestos del problema. MNa = 23 g/mol MH2 = 2(1) = 2 g/mol

b) convierte las moles en gramos multiplicando cada coeficiente por su masa molar. 100 g Na ? g g H2

2 Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(ac) + H2(g) 2 (23) 1(2) 46 2 c) el problema se termina de resolver fcilmente mediante una sencilla regla de tres. 2 Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(ac) + H2(g) 2 (23) 1(2) 46 g Na ----------------------------2 g H2 100 g Na --------------------------X 100 g Na (2 g H2) 200 X = = = 4.32 46 g Na 46 X = 4.32 g H2 El mtodo de la receta de estequiometrica (fraccin molar o porcin de receta) tiene muchas ventajas por lo que vale la pena explicarlo para el mismo caso. 100 g Na ? g g H2

2 Na(s) + Cantidad que indica el(ac) + H2(g) 2H2O(l) 2NaOH problema 2 (23) 1(2) C= 46 Cantidad en gramos de la ecuacin balanceada 2 100 g Na C= 46 (100 g es 2.16 veces la cantidad estequiomtrica de Na) 2.16 (2)= 4.32 g de hidrgeno Resultado: 4.32 g H2 1.5.3 volumen molar 28Mis carpetas para compartir.lnk

= 2.16

1.5.4 Tomando en consideracin la hiptesis de Avogadro, para un mol de cualquier gas en condiciones normales de presin y temperatura, el volumen es el mismo, con lo que se establece el concepto de volumen molar. El volumen que ocupa 1 mol de cualquier gas a temperatura y presin normales (0 C y 1 atm.) est determinado por la ecuacin del estado gaseoso: PV = nRT Donde: V = Volumen P = Presin n = Nmero de moles R = Constante de proporcionalidad Datos: V=? P = 1 atm. T = 273 K n = 1 mol R = 0.0821 lt-atm/mol-K

Frmula PV = n RT

Sustitucin Despeje nRT (1 mol) (0.0821 lt.-atm./mol.-K) Por = tanto, en condiciones normales de temperatura y presin: (273K) V lo V= P 1 atm. 1 mol de NH3 22.4 lt 1 mol de CO2 22.4 lt 1 mol de O2 22.4 lt Es decir: 6.0022 x 1023 molculas de NH3 6.0022 x 1023 molculas de CO2 6.0022 x 1023 molculas de O2

= 22.4 lt.

En condiciones normales de presin y temperatura (TPN) un mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22.4 litros. 1.5.4. RELACION MASA-VOLUMEN En los clculos de este tipo se encuentran problemas donde se calcula el volumen gaseoso formado en una reaccin, a partir de la ecuacin balanceada. Dada la ecuacin HCl(aq) + Zn(s) H2(g) + ZnCl2(aq)


Cuntos litros de hidrgeno se pueden producir en la reaccin de 25 g de zinc co cido clorhdrico en condiciones normales de temperatura y presin? Datos: W del Zn = 25 g P.M. del Zn = 65 g/mol De acuerdo a lo que plantea el problema se relacionaran los gramos de Zn con el volumen de H2 en las condiciones que se especifican. Por lo tanto, a partir de la ecuacin tenemos:

2 HCl + Zn 1 mol de Zn

H2 + (1 mol) (22.4 lt. H2)

ZnCl2

3) relacin estequiomtrica masa-volumen: 65 g de Zn 25 g de Zn ----------------------------22.4 lt de H2 X

(25 g de Zn) (22.4 lt de H2) X= 65 g de Zn = 8.61 lt

Resultado: En la reaccin de HCl con 25 g de Zn se producen 8.61 lt de H2 en condiciones normales de temperatura y presin. 1.5.5 Relacin volumen-volumen En la reaccin de combustin del gas metano (CH 4), Cuntos litros de oxgeno se obtienen, medido en condiciones normales de temperatura y presin, a partir de 10 l de metano? Dada la ecuacin CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O Por cada mol de CH4 se necesitan dos moles de O2, es decir, por cada 22.4 lt de CH4 se necesitan 44.8 l de O2, de acuerdo con la relacin planteada en el problema tenemos: 30Mis carpetas para compartir.lnk

22.4 l de CH4 44.8 l de O2 10 L de CH4 X X = (10 L de CH4)(44.8 l de CO2)/ 22.4 l de CH4 = 20 l de O2 Resultado. En la combustin de 10 l de CH4 requieren 20 l de O2 en condiciones normales. Retroalimentacin Temtica I.- Cuantificacin de las ecuaciones qumicas 1.- Rama de la qumica que estudia las relaciones de moles, masas y volmenes entre los reactivos y productos de una reaccin._________________________________________ 2._El coeficiente de una reaccin qumica no solo expresa el nmero de tomos o molculas sino tambin el nmero de: _________________________________________ 3.- El nmero total de moles de reactivos presentes en la ecuacin siguiente es: ( ) 2 Na + 2 H2O 2 NaOH + H2 a) 2 b) 4 c) 7 d) 3 4.- El nmero total de moles de los productos presentes en la siguiente reaccin es:( ) MnO2 + 4 CHl MnCl2 + 2 H2O + Cl2 a) 5 b) 4 c) 9 d) 2 5.- La masa molar expresada en gramos de los siguientes compuestos es: I) CaCO3 (Ca: 40, C: 12, O: 16): a) 28 II) Na2SO3 a) 126 III) NaOH a) 80 b) 52 (Na: 23, S: 32, b) 55 ( Na: 23, O:16, b) 40 H: 1: c) 39 d) 17 O:16): c) 48 d) 71 c) 100 d) 68 ( )

e) Ninguno ( )

e) Ninguno ( )

e) Ninguno ( )

IV) CU( NO3 )2 Cu: 63.5, N: 14, O:16): a) 93.5 V) H2SO4 b) 125.5 ( H:. 1, O: 16, S: 32): c) 162.5 d) 187.5

e) Ninguno ( ) 31

Mis carpetas para compartir.lnk

a) 17

b) 98

c) 49

d) 33

e) Ninguno

6.- Encuentra la cantidad faltante, expresada en gramos, para las siguientes reacciones Qumicas: I) 2 Fe + 6 HCl 2 FeCl3 + 3 H2 PESOS ATOMICOS ( Fe: 56, 2 (56) + 6(36.5) 2(?) + 3(2) 112 219 ___ 6 II) H: 1, Cl:35.5 )

Fe2O3 + 3 CO 2 Fe +3 CO2 PESOS ATOMICOS ( Fe:56, C:12, O:16) 1(160) + 3(28) 2(56) + 3(?) 160 + 84 112 + ___

III) 2 Na + 2 H2O 2 NaOH+ H2 PESOS ATOMICOS ( Na: 23, H:1, O:16) 2(23) + 2( ? ) 2(40) +1(2) 46 + ____ 80 +2 7.- Comprueba la ley de la conservacin de la masa para la siguiente reaccin: PESOS ATOMICOS (C:12, H:1, O:16) CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O ( ) + 2( ) = ( ) + 2 ( ) ______ = _______ 8.- De 2 C6H6 + 15 O2 12 CO2 + 6 H2O Cuantos moles de benceno (C6H6) se requieren para producir 72 moles de CO2?

9.- De: Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2 Cuantos moles de H2 S se desprenden si se disuelven 10 moles de Zn en suficiente HCl? 10.- De: 2 ZnS + 3 O2 2 ZnO + 2 SO2 Que cantidad de oxido de Zinc se obtendr si se queman 200 gr de sulfuro de zinc? 11.- De: AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3 Que cantidad de AgNO3 se requiere para producir 30 gr de AgCl? ______________________________________________________________________ 12.- De: 2 KCl + MgSO4 K2SO4 + MgCl2 Que cantidad de K2SO4 se obtendr a partir de 500 kg de cloruro de potasio KCl? ______________________________________________________________________ 32Mis carpetas para compartir.lnk

13.- De: 2ZnS + 3 O2 2 ZnO + 2 SO2 Que cantidad de sulfuro de zinc se requerir para producir 500 toneladas de oxido de Zinc? _______________________________________________________________________ 14.- Cuantas moles de dixido de carbono (CO2) se producen a partir de 48 gr de carbono (C)? C + O2 CO2 ______________________________________________________________________ 15.- En la reaccin de hidrogeno y cloro, dada la ecuacin H2 + Cl2 2 HCl a) Qu volumen de hidrogeno se combinara con 20 l de cloro para formar HCl? b) Que volumen de HCl se producir? 16.- Qu volumen ocupan: a) 1 mol de O2 b) 0.655 moles de H2 c) 32 gr de O2 d) 1.31 gr de H2 17.- Dada la ecuacin 2 Na + 2 H2O 2 NaOH + H2 a) Cuantos gramos de sodio se necesitan para producir 17 litros de hidrogeno en condiciones normales de temperatura y presin? b) A cuantos moles equivalen? 18.- De acuerdo a la reaccin FeS + 2 HCl H 2S + FeCl2 Cuantos gramos de FeS se requieren para producir 250 gramos de H2S? 19.- Qu cantidad de oxigeno se obtiene a partir de la descomposicin de 8 gramos de KClO3 de acuerdo a la reaccin 2 KClO3 2 KCl + 3 O2 20.- Qu cantidad de cal viva (CaO) se puede preparar calentando 400 gramos de piedra caliza que contiene una pureza del 85% de CaCO3, dada la reaccin: CaCO3 CaO + CO2 21.- Calcular la cantidad de NaNO3 que se puede producir a partir de la reaccin de 85 gr de Na2CO3 en la reaccin siguiente:Na2CO3 + 2 HNO3 2 NaNO3 + H2O + CO2 22.- Cuantos gramos de oxigeno se producen en la descomposicin trmica de 1.5 moles de BaO2? De acuerdo a la reaccin: BaO2 Ba + O2 23.- Cuntos gramos de oxigeno se necesitan para preparar 25 gramos de NO 2 a partir de la ecuacin de NO con O2? Dada la ecuacin balanceada 2 NO + O2 2 NO2 24.- Calcular el nmero de moles que se producen de SO2 cuando se queman 15 gramos de azufre. Dada la ecuacin balanceada S+ O2 SO2 33Mis carpetas para compartir.lnk

25.- Qu cantidad en gramos de Fe2(SO4)3 se producirn a partir de 95 gramos de Fe2O3? Dada la ecuacin balanceada Fe2o3 + 3 H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3 H2O 26.- Dada la ecuacin balanceada 3 MgO + 2 H3PO4 Mg3(PO4)2 + H2O Cuantos gramos de fosfato de magnesio se pueden preparar con 900 gramos de oxido de magnesio? 27.- En condiciones normales de temperatura y presin Cuantos litros de CO2 se formaran en la reaccin de 80 gramos de carbono con oxigeno? Dada la ecuacin: C + O 2 CO2 28.- En la descomposicin trmica de KClO3 se produce O2 de acuerdo a la reaccin 2 KClO3 2 KCl + 3 O2 Que volumen de oxigeno se producir calentando 200 gramos de KClO3 en condiciones normales de temperatura y presin? 29.- Dada la ecuacin CaCO3 CaO + CO2 Que cantidad en gramos de carbonato de calcio se requiere para producir 20 litros de CO2 30.- Qu volumen de oxigeno en condiciones normales se puede obtener a partir de 4 moles de H2O2? Dada la ecuacin 2 H2O2 2 H2O + O2 PRACTICA LEY DE LA CONSERVACIN DE LA MATERIA MATERIAL 3 gr. Bicarbonato de sodio 100 ml vinagre 1 globo 1 cuchara (o esptula) 1 botella chica vaca de 250 ml. Balanza granataria. PROCEDIMIENTO. 1.- pesa en la balanza la botella conteniendo 100 ml de vinagre, el globo y los 3 gr de bicarbonato de sodio. 2.- registra el peso total __________________________________________________ 3.- agrega a la botella que contiene los 100 ml de vinagre, los tres gramos de bicarbonato de sodio e inmediatamente tapa con el globo la botella. 4.- al terminar el burbujeo, vuelve a pesar todo (sin quitar el globo) y registra el peso obtenido ______________________________________________________________ 5.- escribe y compara el peso final con el peso inicial. 34Mis carpetas para compartir.lnk

______________________________________________________________________ 6.- Qu tipo de reaccin se efecto? ______________________________________ 7.- se cumpli con la ley de Lavoisier? _____________________________________ 8.- Por qu? __________________________________________________________

SEGUNDO MOMENTO

Embarcaciones. El mar, la arena, la neblina, son ejemplos de soluciones 35Mis carpetas para compartir.lnk


SOLUCIONES, ACIDOS Y BASES 2.1 CONCENTRACIN DE SOLUCIONES PROPSITO: Conocer las unidades de concentracin para aplicarlas en la preparacin de soluciones. Las mezclas estn en todas partes. Si se observa detenidamente la tierra del jardn de una maceta, se ver que no todas las partculas slidas que la componen son iguales estas varan en tamao y color, lo mismo se observar en una ensalada, agua de frutas, etc. De igual forma, el aire contiene muchas sustancias, como son nitrgeno y oxgeno, el mar que tiene como caracterstica sabor salado formado de sales disueltas en agua, etc. A estos ejemplos se les conoce como mezclas. Una mezcla. Es la unin de dos sustancias, en donde sus componentes conservan sus propiedades, y adems estos se pueden separar por medios fsicos (filtracin, decantacin, evaporacin, etctera). Se clasifica en: mezclas homognea y heterognea. DEFINICIONES Y EJEMPLOS. MEZCLA HOMOGNEA.- Son aquellas en donde sus componentes no se pueden distinguir a simple vista, y adems presentan una densidad uniforme. Como ejemplo podemos observar la homogeneidad del refresco, leche, aire, agua, etc.

MEZCLA HETEROGNEA.- Sus componentes se pueden distinguir a simple vista y su densidad no es uniforme. Como ejemplo podemos observar una ensalada, la arena, la mezcla de aceite con agua, etc.


En la naturaleza abundan los ejemplos de mezclas, de las cuales son indispensables para el desarrollo de la vida y el bienestar de las sociedades modernas Sabes qu partes integran la elaboracin de una gelatina, una pasta de dientes, la mayonesa o un refresco? Todos los tipos de mezclas presentas propiedades y caractersticas particulares, estas caractersticas sirven para clasificarlas y agruparlas, a continuacin se describen las caractersticas de las soluciones, para poder estudiar las propiedades de las mezclas. SOLUCION: Es la mezcla homognea de dos o mas sustancias y est formada por dos partes principales: una llamada soluto y otra llamada solvente. Cuando se mezcla azcar y agua se forma una solucin en la cul no podemos distinguir uno del otro, los componentes de esta mezcla reciben el nombre del soluto y solvente. Soluto.- Es la sustancia que se disuelve, disipa o dispersa y se encuentra en menor cantidad. Solvente.- Es la sustancia que disuelve, disipa o dispersa y se encuentra en mayor cantidad. CLASIFICACIN DE SOLUCIONES 2.1.1 SOLUCIONES EMPRICAS.- Son aquellas en donde la cantidad de soluto y solvente no se cuantifican de manera precisa ni exacta, es decir, no se toman en cuenta cantidades exactas de soluto y de solvente, y estas son: Diluidas Saturadas Sobresaturadas.

2.1.2 SOLUCIONES TCNICAS O VALORADAS.- Son aquellas en donde las cantidades de soluto y solvente son cuantificadas en forma precisa y exacta, es decir, donde si se toman en cuenta cantidades exactas tanto de soluto como de solvente, y estas son: 38Mis carpetas para compartir.lnk

% Peso % Volumen Molar Molal Normal

(http://html.rincondelvago.com/quimica_45.html)

2.2 SOLUCIONES EMPRICAS. OBJETIVO ESPECFICO: Definir las soluciones empricas y poder dar ejemplos de cada una. En la mayora de las reacciones qumicas, las sustancias que intervienen se encuentran dispersas en agua, es decir, en forma de soluciones. Una solucin es una mezcla homognea cuyas partculas son menores de 10 ngstroms. En qumica, las soluciones ms comunes son las binarias, es decir, las formadas por dos componentes: soluto y solvente. Soluto: Es la sustancia dispersa y es la que est en menor proporcin. Solvente: Es el medio dispersor, por lo general el agua, y se encuentra en mayor proporcin. El Soluto y el Solvente forman la Solucin. En las soluciones empricas, los conceptos de soluto y solvente san relativos, ya que en una solucin formada por 80 ml de agua y 20 ml de alcohol, por estar en menor proporcin; pero si la solucin la forman cantidades iguales de agua y alcohol, pueden asignarse soluto y solvente, indistintamente, a uno a otro. Las soluciones empricas son las soluciones en las que no se toman en cuenta cantidades exactas de soluto y solvente, y son:

Solucin diluida Soluciones Empricas: Solucin Concentrada 39Mis carpetas para compartir.lnk

Solucin saturada Solucin sobresaturada


2.2.1 SOLUCIN DILUIDA. Se forma cuando la cantidad de soluto es muy pequea en relacin con la cantidad de solvente. Por ejemplo, la disolver Ig de cloruro de sodio (NaCl) en un litro de solvente, se obtendr una solucin diluida.

2.2.2 SOLUCIN CONCENTRADA. Se forma cuando la cantidad de soluto es muy grande en comparacin con la cantidad de solvente, por ejemplo cuando se disuelven 20g de sal en un litro de agua. Es necesario hacer notar que no hay un lmite exacto entre una solucin diluida y una solucin concentrada.

2.2.3 SOLUCIN SATURADA. e dice que una solucin est saturada si se aumenta la cantidad de soluto slido a temperatura constante, y se agita continuamente, formando una solucin cada vez ms concentrada, hasta que llega a un punto en el cual el solvente ya no disuelve ms el soluto. Se establece un equilibrio entre el soluto disuelto y el que no lo est, ya que la velocidad de disolucin es igual a la velocidad de precipitacin, es decir, el nmero de partculas de soluto que entran en la solucin por unidad de tiempo es igual al nmero de partculas que regresan al estado slido por unidad de tiempo.

2.2.4 SOLUCIN SOBRESATURADA. Es aquella que contiene ms soluto disuelto que una solucin saturada. Este tipo de solucin es inestable y se forma al calentar una solucin saturada; agregndole ms soluto se disolver mientras est caliente, pero al enfriarse volver a solidificarse el soluto.


PRACTICA Qumica en el hogar. SOLUCIONES EMPRICAS UNA BEBIDA EFERVESCENTE Una de las caractersticas que hace ms atractivos los refrescos embotellados es que la mayora de ellos tiene gas. Veamos cmo puedes fabricar refrescos efervescentes a partir de sustancias muy simples y aguas frescas hechas en casa. Objetivos especficos

Hacer operativos y afianzar los conceptos de soluciones empricas. Emplear adecuadamente el material que necesita para la realizacin de la prctica. Elaborar una solucin emprica. Realizar un informe sobre la experiencia.

Material 6 cucharadas pequeas de cido ctrico (lo venden en las tiendas de materias primas para alimentos). 3 cucharadas pequeas de bicarbonato de sodio. 1 tazn para mezclar. 1 cuchara 2 cucharadas de azcar 1 frasco de vidrio. 1 etiqueta adhesiva con la leyenda: polvo efervescente Agua de la fruta que ms te guste, de preferencia fra o hielo.

Cmo lo hacemos? 1. organiza un equipo de tres integrantes y consigan el material necesario para realizar la prctica. 2. Coloquen en el tazn el cido ctrico y el bicarbonato de sodio, mzclenlos y pulvercelos hasta que obtengan un polvo fino. 3. Agreguen azcar a la mezcla e intgrela muy bien. 4. Acomode la mezcla en el frasco de vidrio y pguele la etiqueta. 5. Aada dos cucharadas pequeas de polvo en un vaso y viertan el agua de frutas de su preferencia. 6. Pruebe la bebida y si sabe un poco amarga o cida, agreguen ms azcar al polvo. Qu ocurri? a. Qu ocurre cuando se ponen en contacto el agua y el polvo que fabricaron? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________


b.

Qu papel juega el bicarbonato de sodio en esta bebida efervescente? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________

Consideras que el refresco elaborado es una solucin emprica? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ d. Si tu respuesta es s, que caractersticas tiene para afirmarlo?: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________c.

2.3 SOLUCIONES VALORADAS. OBJETIVO ESPECFICO: Aplicar sus conocimientos en la preparacin de soluciones valoradas. Las soluciones valoradas son aquellas donde se expresa cuantitativamente la relacin de soluto y solvente en una solucin o concentracin de la misma, definindose la concentracin de una solucin como la masa de soluto disuelta en la unidad del solvente de la solucin. Se clasifica en:

Porcentual Molaridad Soluciones Valoradas Molalidad Normalidad

2.3.1 SOLUCIN PORCENTUAL. PORCENTAJES EN MASA Y VOLUMEN La obtencin de stos es un proceso matemtico relativamente sencillo, el cual sirve para conocer la cantidad de alguna sustancia que se va a disolver en otra; por ejemplo: cuando se acude a una farmacia donde se hacen preparaciones como la del 43Mis carpetas para compartir.lnk

yodo disuelto en alcohol (antisptica) o bien en el caso de bebidas alcohlicas como la cerveza, ron, vino de mesa y sidra, para saber la cantidad de alcohol disuelto en ellas. Cuando se ingiere una bebida alcohlica (cerveza, ron, pulque, tequila, etc.), se toma de ella alcohol (etanol). La concentracin de ste vara segn la bebida. Los grados GL (Gay Lussac) indican el porcentaje en volumen de etanol; cuanto mayor es el nmero, mayor es la concentracin de alcohol; por ejemplo: una cerveza tiene, generalmente, menos de 6 GL. La cantidad de alcohol en la sangre est determinada por:

La cantidad ingerida. Velocidad con la que el etanol pasa del estmago a la sangre. Tiempo que tarda el organismo (principalmente el hgado) en metabolizarlo.

La ebriedad se produce cuando se incrementa la cantidad de alcohol en la sangre, la cual al llegar al cerebro produce comportamientos anormales. La concentracin de una disolucin hace referencia a las siguientes variables: masa, volumen y nmero de partculas de soluto presentes en una determinada cantidad de disolvente. As se habla de porcentaje en masa, porcentaje en volumen y concentracin molar o molaridad, respectivamente. Porcentaje en masa. Se refiere al cociente de la masa del soluto dividida entre la masa de la disolucin y multiplicado por cien. Porcentaje en volumen. Se obtiene como el volumen del soluto dividido entre el de la disolucin multiplicado por cien. Porcentaje en volumen = Volumen de soluto/Volumen de disolucin x 100 Ejemplos de coloides en los alimentos Los coloides son sustancias intermedias entre las disoluciones y suspensiones, y constituidas por dos fases: la dispersa y la dispersadora. Las partculas coloidales son tan pequeas que no pueden observarse en el microscopio ordinario y representan una transicin entre las soluciones (homogneas) y las suspensiones (heterogneas). Sin embargo, se consideran generalmente homogneas, siendo el medio o disolvente una fase llamada dispersora y la sustancia o soluto una fase dispersa. Exceptuando a los gases, que se mezclan ntimamente en todas proporciones formando soluciones, se tienen diferentes tipos de coloides en los distintos estados de agregacin. 44Mis carpetas para compartir.lnk

La leche es el alimento coloidal por excelencia ya que su composicin vara segn su origen. De la leche se obtiene la crema, mantequilla, yogur, quesos, etc.; por ejemplo: la composicin, aproximada, de la leche de vaca es agua 87%, slidos 13%, grasa 4%, slidos no grasos 9%, protenas 3.5%, lactosa 4.9%, 0.8% sales y 0.3 vitaminas. Ejemplos de suspensiones en los medicamentos Se denominan suspensiones a aquellas mezclas cuyas partculas son de mayor tamao que en los coloides. La interaccin entre las partculas de las suspensiones es afectada por la fuerza de gravedad, as que stas acaban por sedimentarse y presentar dos fases, formando una mezcla heterognea. Por ello los medicamentos en suspensin y las bebidas con pulpa de fruta llevan la leyenda: Agtese antes de tomarse, para que se repartan los componentes sedimentados en el lquido. Otro ejemplo es el agua turbia de los ros, las que contienen partculas en suspensin que al depositarse en lugares donde la corriente es ms lenta, forman sedimentaciones de arena y pequeas piedras. Algunas propiedades caractersticas de las suspensiones son:

Su turbidez Que las partculas dispersas en ellas se sedimentan fcilmente Reflejan la luz

Sus fases pueden ser separadas por medios fsicos como decantacin o filtracin. Porcentual Estas soluciones pueden ser saparadas por medios fsicos como decantacin o filtracin. Porcentaje en peso Se define como los gramos de soluto disueltos en 100 g de solucin.%en peso = g de soluto x100 g de solucin

Donde g de solucin = g de soluto + solvente Porcentaje en volumen: Se define como los mililitros de soluto disueltos en 100 mililitros de solucin.


%en volumen

=

ml de soluto x100 ml de solucin

Donde ml de solucin = ml. de soluto + solvente.


Porcentaje en Peso Volumen Se define como los gramos de soluto en 100 mililitros de solucin.%en peso volumen = g de soluto x100 ml de solucin

Donde de solucin = ml. de soluto + solvente. Ejemplos: 1.- Cuando se evapora 50 gramos de solucin de sulfato de sodio (Na2 SO4) hasta sequedad, se producen 20 gramos de sal. Cul es el porcentaje de sal en la solucin? Datos: g de soluto = 20 g g de solucin = 50 g Formulas y desarrollo g de soluto x 100 % en peso = _________________ g de solucin 20 g x 100 % en peso = __________________ = 40% 50 g

2.- Si se disuelve 20 de alcohol en 80 ml. de agua, Cul es el porcentaje de alcohol en la solucin? Datos: ml soluto = 20 ml ml solvente = 80 ml ml solucin = 100 ml Frmula y desarrollo ml de soluto x 100 % en volumen = _____________________ ml de solucinMis carpetas para compartir.lnk

20 ml x 100 % en volumen = ________________ = 20% 100 ml 47

3.- Cuntos gramos de NaOH se necesitan para preparar 200 g de una solucin al 10% de NaOH? Datos: g de solucin = 200 g % = 10 g de soluto = Frmula y desarrollog de NaOH x 100 % en peso = _____________________ g de solucin % en peso x gramos en solucin % en peso = ______________________________ 100 10 x 200g solucin g de NaOH = ___________________ = 20g 100

4. Si 30 gramos de azcar se disuelven en 100 gramos de agua, Cul es el porcentaje de azcar en la solucin? Datos: g de soluto = 30 g g de solvente = 100g g de solucin = 130g Frmula y desarrollo g de soluto x 100 % en peso = _____________________ g de solucin 30g x 100 % en peso = ________________ = 23.07% 130


2.3.2 SOLUCIN MOLAR. MOLARIDAD (M) Se define como los moles (molculas gramo) de soluto disueltos en un litro de solucin. n M = ___________ V M = Molridad en mol / l n = Nm. de moles V = Volmenes en litros

Como se vio anteriormente, el nmero de moles (n) se puede calcular por la siguiente relacin. g n = ___________ PM n = Nm. de moles g = Masa en gramos PM = Peso molecular en g/mol

As, una solucin uno molar (1M) de hidrxido de sodio (NAOH) es aquella que contiene 40g de hidrxido disuelto en cada litro de solucin, ya que el peso molecular de dicha sustancia es 40 y por lo tanto una mol pesa 40 gramos. De acuerdo con esto, una solucin de 2 M ser la que contenga 80g de NaOH por litro de solucin. Ejemplos: 1.- Qu molaridad tiene una solucin de cido sulfrico (H2So4), si 600 ml de la solucin contiene 50g del cido?

50g n =____= 0.51 mol 98 g/mol 0.51 mol M = ______= 0.85 mol/L 49Mis carpetas para compartir.lnk

0.61

2- Cuntos gramos de hidrxido de calcio (Ca (OH)2) se necesitan para preparar 750 ml de una Solucin 0.15 M? Frmulas y desarrollo Datos g= V = 0.75 L M = 0.15 mol / L PM = 74 g / mol n M = _______ V n=MxV g _________ =M x V PM g = M x V x PM g = 0.15 mol /L x 0.75 L x 74 g / mol g = 8.325 g 3 Cul es la molaridad de una solucin que contiene 64 g de metanol (CH3OH), en 500 de solucin? Frmulas y desarrollo g = M x V x PM Datos M= g = 64 g V = 0.500L PM = 32 g / mol g M = _______ V x PM 64g M = _______________ 0.500 L x 32g / mol M = 4 mol / L 50Mis carpetas para compartir.lnk

4 Si se desea obtener una solucin 0.5 M de KOH disolviendo 50g de hidrxido, qu volumen de solucin se obtendr?

Datos M = 0.5 mol /L g = 50 g PM = 56 g / mol 50g n =______=0.893 56g / mol

Frmulas y desarrollo n M = _______ V n V = ______ M 0.892 mol V = ____________ 0.5 mol / L V = 1.784 L

2.3.3 SOLUCIN MOLAL.

MOLALIDAD (m) m = molalidad en mol / Kg Se defines como el nmero de moles de soluto disueltos en un kilogramo de solvente. Matemticamente se puede expresar mediante la siguiente relacin: n m = ________Mis carpetas para compartir.lnk

n = nm. de moles de soluto Si despejamos la frmula n = m x kg solvente g ______= m x Kg solvente PM g = m x kg solvente x PM 51

Kg solvente

Ejemplos:

1- Cul es la molalidad de una solucin que contiene 40g de azcar C12 H22 O 11 disueltos en 150 g de agua?

Frmulas y desarrollo Datos m=x g = 40g Kg solvente = 150g = 0.150 Kg PM = 342 g/mol g = m x Kg solvente x PM m = _____g_______ kg solvente x PM m = _____40g_______ 0.150kg x 342 g / mol m = 0.779 mol/kg

2- Una solucin de alcohol etlico ( C2H5OH) en agua es 1.6 molal. Cuntos gramos de alcohol estn disueltos en 2000g de agua? 52Mis carpetas para compartir.lnk

Datos m = 1.6 mol/Kg solvente g=x Kg solvente = 2 Kg PM = 46 g/mol

2.3.4 SOLUCIN NORMAL. Normalidad (N). Se define como el nmero de equivalenes gramo de soluto contenido en un litro de solucin. Matemticamente se expresa como:Normalidad (N ) = nmero equivalent e gramo litros de solucin

N =

nm . eq .g g = V VxPeq .

N m . eq . g = N xV

NxV =

g Peq .

g = NxVxPeq .

Donde: N=Normalidad V=Volumen de la solucin en litros g=gramos Peq.=Peso equivalente gramo

El equivalente gramo de una sustancia es igual al peso equivalente expresado en gramos. 53Mis carpetas para compartir.lnk

El peso equivalente generalmente es un submltiplo de la frmula molecular y podemos determinarlo matemticamente, mediante la siguiente frmula.Peq . = peso molecular nm total de c arg as ( +) o ( )

Ejemplo 1.

Peq. Mg ( OH ) 2 =

+2

2

58 =29 g /eq. g 2

Peq. Al ( OH ) 3 =Peq . H 3 PO 4 = Peq . Na 2 SO 4 =+2 2 +3 3

+3

3

78 = 26 g / eq.g 3

98 = 32 .66 g / eq.g 3 142 = 71 g / eq.g 2

El peso equivalente de un cido o una base se puede determinar dividiendo el peso molecular entre el nmero de hidrgenos en el caso de los cidos (H +), y entre el nmero de OH en el caso de las bases.Peq de un cido . = peso molecular nm total de H +

Peq de una base . =

peso molecular nm total de OH

Ejemplo 2. 54Mis carpetas para compartir.lnk

Qu normalidad tendr una solucin, si 600 ml de la misma contienen 60 gramos de cido fosfrico? Datos N= ? V=600 ml=0.6 l g=60g Peq.=32.66g/eq.gPeq . H 3 PO 4 =N = g VxPeq .60 g 0.6 lx 32 .66 g / eq .g+3 3

Frmula y desarrollopeso molecular Peq de un cido . = nm total de H +

Solucin N=3.06eq.g/l

98 = 32 .66 g / eq.g 3

N =

Cual es la normalidad de una solucin que resulta al disolver 49.05 g de H 2SO4 en 500 ml de solucin? Datos N=? V=500 ml=0.5 l g=49.05 g Peq.=49g/eq.g PM=98g/mol Frmula y desarrollo +2 2 98 Peq . H 2 SO 4 = = 49 g / eq.g 2N = g VxPeq .49 .05 g 0.5 lx 49 g / eq .g

Solucin N=2 eq.g/l

N =

Cuntos gramos de nitrato de sodio NaNO3 son necesarios para preparar 300 ml de una solucin de 1.5 N? Datos N=1.5 eq.g/l V=300 ml=0.3 l g=? Peq.=85 g/eq.g PM=85g/mol Frmula y desarrollog = NxVxPeq .

Solucin gramos=38.25g

g =1.5eq .g / lx 0.3lx 85 g / eq . g

Cuntos litros de una solucin de 0.5 N se pueden preparar a partir de 80g de HNO3? 55Mis carpetas para compartir.lnk

Datos N=0.5 eq.g/l V=? g=80 g Peq.=63 g/eq.g PM=63g/mol

Frmula y desarrollog V = NxPeq . V = 80 g 0.5eq .g / lx 63 g / eq .g

Solucin V=2.539 litros

Retroalimentacin Temtica Actividad 1. Porcentaje de masa. Calcular el porcentaje de soluto en cada una de las siguientes soluciones: a) b) c) d) e) f) 8.50 g de cloruro de sodio (NaCl) en 95.0 g de solucin. 25.2g de carbonato de potasio en (K2CO3) 100 g de agua. 3.88g de cloruro de calcio (CaCl2) en 78.50 gramos de agua. 13.7 g de cloruro de sodio (NaCl) en 110g de solucin. 12.4 g de cloruro de bario (BaCl2) en 80.7 g de agua. 0.155g de fenol (C6H6O) en 15.00 g de glicerol (C3H8O3)

Calcule los gramos de soluto que debe disolverse en: a) 350 g de agua para preparar una solucin de sulfato de potasio al 17.0 % b) 15.0g de agua para preparar una solucin de cloruro de sodio al 12.0% Calcule los gramos de agua que debe aadirse a: a) 16.0g de azcar (C12H22O11) para preparar una solucin al 23% b) 4.00g de yoduro de potasio para preparar una solucin al 1.90%

Actividad 2. Porcentaje en volumen 1. Se prepar una solucin con 20 ml de destapacaos mezclados en 200 ml de agua. Cul es el porcentaje en volumen del destapacaos? 2. Cul es el porcentaje en volumen del cido actico en una solucin de un limpiador de vidrio, que contiene 40 ml de cido actico en 650 ml de solucin? 3. Calcula el porcentaje en volumen de una solucin que contiene 3 ml de etanol (alcohol de caa), mezclados en 350 ml de agua.


4. Se sabe que un blanqueador de ropa posee una concentracin de 20% de hipoclorito de sodio en volumen. Cunto hipoclorito de sodio hay en tres litros de solucin? Actividad 3. Molaridad Calcular la molaridad de cada una de las siguientes soluciones. a) b) c) d) e) f) 75.5 g de alcohol etlico (C2H6O) en 450 ml de solucin. 2.65 gramos de cloruro de sodio (NaCl) en 40 ml de solucin. 20.8 g de azcar (C12H22O11) en 275ml de solucin. 22.0 g de bromuro de sodio (NaBr) en 850 ml de solucin. 12.0g de Cloruro de Calcio (CaCl2) en 640 ml de solucin. 15g de bromuro de bario (BaBr2) en 1150 ml de solucin.

Calcule la cantidad de gramos de soluto que se necesitan para preparar las siguientes soluciones acuosas. Explique como preparar cada solucin. a) 500 ml de una solucin de hidrxido de sodio (NaOH) al 0.110 M b) 250 ml de una solucin de cloruro de calcio (CaCl2) al 0.220 M c) 100 ml de una solucin de sulfato de sodio (Na2SO4) al 0.115M Actividad 4. Molalidad Calcule la molalidad de cada una de las siguientes soluciones: a) b) c) d) e) f) 170 g de alcohol etlico (C2H6O) en 650 g de agua. 3.50 g de cido sulfrico (H2SO4) en 12.0 g de agua. 2.60 g de glucosa (C6H12O6) en 110 g de agua. 12.6 g de etilenglicol (C2H6O2) en 485 g de agua. 28.0 g de cloruro de calcio (CaCl2) en 620 g de agua. 2.40 mol de azcar (C12H22O11) en 860 g de agua.

Calcule la cantidad de gramos de soluto que se necesitan para preparar las siguientes soluciones acuosas: a) 400 g de una solucin de alcohol etlico (C2H6O) en 0.400 molal. b) 700 g de una solucin de cido sulfrico (H2SO4) en 0.500 molal. c) 425g de una solucin de etilenglicol (C2H6O2) en 3.20 molal. Actividad 5. Normalidad Calcule la normalidad de cada una de las siguientes soluciones: a) 8.85g de hidrxido de sodio (NaOH) en 400 ml de solucin. b) 2.10g de hidrxido de bario [ Ba ( OH ) 2 ] en 500 ml de solucin que se utiliza en reacciones en donde se remplazan los 2 iones hidrxido. 57Mis carpetas para compartir.lnk

c) 65.5g de cido fosfrico (H3PO4) en 250 ml de solucin que se utiliza en reacciones en donde se desplazan los 3 iones hidrgeno. d) 12.1 g de cido sulfrico (H2SO4) en 750 ml de solucin que se utiliza en reacciones en las cuales se remplazan 2 iones hidrgeno. e) 14.1g de sulfato de sodio (Na2SO4) en 625 ml de solucin que se utilizan en reacciones donde se remplazan 2 iones sodio. f) 11.2g de cloruro de calcio (CaCl2) en 700 ml de solucin que se utiliza en reacciones en las cuales se remplaza 2 iones cloro. Calcule la cantidad de gramos de soluto para preparar las siguientes soluciones acuosas: a) 260 ml de una solucin de cido sulfrico (H 2SO4) en 0.0100 Normal que se utiliza en reacciones en las que se remplazan 2 iones hidrgeno. b) 145 ml de una solucin de cido fosfrico (H3PO4) en 0.80 Normal que se utiliza en reacciones en las que se remplazan 3 iones hidrgeno. c) 255 ml de una solucin de cloruro de calcio (CaCl 2) en 0.0500 Normal que se utilizan en reacciones en las que se remplazan 2 iones cloruro. PRACTICA SOLUCIONES VALORADAS ELABORACIN DE UNA PASTA DE DIENTES La pasta de dientes es un producto higinico que, junto con el cepillo dental, ayuda a conservar limpias y sanas las dentaduras de las personas de todo el mundo. Este producto consta de una fase slida suspendida en un medio lquido, la fase slida tiene como propsito pulir los dientes, el medio lquido sirve para dispersar las partculas del pulidor, un agente suspensor evita que las fases se separen dentro del tubo. Objetivos especficos

Hacer operativos y afianzar los conceptos de soluciones valoradas. Emplear adecuadamente el material que necesita para la realizacin de la prctica. Elaborar una solucin valorada. Realizar un informe sobre la experiencia.

Material 100g de carbonato de calcio (CaCO3). 1 mortero para mezclar o molcajete. 70g de glicerina 1 frasco con tapa, para guardar la pasta. 9g de talco sin perfume. 2g de esencia de menta. Agua destilada. 58Mis carpetas para compartir.lnk

Alcohol etlico. Balanza granataria. Probeta

Cmo lo hacemos? 1. Mezcla todos los ingredientes en el mortero (molcajete) y mulelos hasta obtener una pasta homognea. 2. Adicione agua poco a poco hasta obtener la consistencia adecuada. 3. Llena el frasco con la pasta. Qu ocurri? 1) Coloca un poco de pasta sobre tu cepillo de dientes y prueba la efectividad de sta. 2) Seala en qu se parece con las pastas comerciales y en qu se diferencia de ellas.______________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 3) Identifica en la pasta las sustancias pulidoras y el medio dispersor de la pasta que preparaste. __________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 4) Consideras que la pasta elaborada es una solucin valorada? ____________________________ Si tu respuesta es s, que caractersticas tiene para afirmarlo?: _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Calcula el porcentaje del carbonato de calcio, talco, menta y glicerina que utilizaste en la elaboracin de la pasta.


CIDOS Y BASES

Algunos cidos y bases que encontramos en el hogar: Melox (un anticido que contiene hidrxidos de magnesio y aluminio), Vinagre (una solucin diluida de cido actico), un limn (contiene cido ctrico), Polvo de hornear (carbonato cido de sodio o bicarbonato) y 7-up (contiene cido carbnico y cido ctrico).


2.4 ACIDEZ Y BASICIDAD (CIDOS Y BASES) CIDO.- Es aquella sustancia que en solucin acuosa posee un sabor agrio, tie de rojo el papel tornasol azul, reacciona con los metales activos (grupos IA y IIA), con desprendimiento de H2 y neutraliza a las bases. BASE.- Es aquella sustancia que en solucin acuosa posee un sabor amargo o salobre, tie de azul el papel tornasol rojo, tiene consistencia jabonosa y neutraliza a los cidos. 2.4.1 TEORAS DE CIDOS Y BASES TEORA DE ARRHENIUS CIDO.- Es aquella sustancia que en solucin acuosa produce iones H+ e iones hidronio (H3O)+. BASE.- Es aquella sustancia que en solucin acuosa produce iones hidrxido u oxidrilo OH-. TEORA DE BRNSTED - LOWRY CIDO.- Es aquella sustancia donadora de protones (p+). BASE.- Es aquella sustancia aceptora de protones (p+). Pares Conjugados de Brnsted - Lowry. TEORA DE LEWIS CIDO de LEWIS.- Es aquella sustancia que contiene un tomo capaz de absorber un par de e-. BASE de LEWIS.- Es aquella sustancia que contiene un tomo capaz de ceder un par de e-. Cuando un cido y una base de Lewis se combinan, el producto es una sal y la produccin de cierta cantidad de agua. En este caso se habla de neutralizacin. 2.4.2 PH Y POH. Potencial de Hidrgeno. Se define como el logaritmo negativo de la concentracin de in hidronio o hidrgeno. Este valor define una escala en la cual se puede observar el grado de acidez o basicidad de una sustancia determinada.


Escala de pH: soluciones comunes

Escala de pH: soluciones comunes El pH de una solucin es una medida de la concentracin de iones hidrgeno en mol/litro. Una pequea variacin en el pH significa un importante cambio en la concentracin de los iones hidrgeno. Por ejemplo, la concentracin de iones hidrgeno en los jugos gstricos (pH = 1) es casi un milln de veces mayor que la del agua pura (pH = 7). El pOH de una solucin es una medida de la concentracin de iones oxidrilo en mol/litro. Conceptos de pH y pOH. Muchas reacciones qumicas ya sean industrializadas o biolgicas, ocurren en soluciones acuosas y se requieren medidas precisas de la concentracin de iones hidrgeno. Todas las soluciones acuosas tienen una cantidad bsica y una cantidad bsica; solo el agua tiene la misma cantidad de iones hidronio y oxidrilo, por lo que se considera neutra. La ionizacin del agua de iones H3O+ e iones OH- por lo que la constante de ionizacin del agua para esta reaccin, representada por Kw, es igual al producto de las concentraciones molares de los iones H3O+ y OH-. 62Mis carpetas para compartir.lnk

kw = H 3 O + OH Se ha encontrado experimentalmente que a 25C Kw tiene un valor de 1x10-14. Aplicando los principios de estequiometra, en el equilibrio, las concentraciones H3O+ y OH-en el agua deben ser iguales, por lo tanto: kw = H 3O + OH =1x10-14

[

][

]

[

][

+ El agua, o las soluciones donde kw = H 3O = OH =1x10-7, se dice que son neutras, es decir, que ni son cidas ni bsicas. En las soluciones cidas la concentracin H3O+es mayor y en las soluciones bsicas la concentracin OH- es mayor. Como los valores de las concentraciones son muy pequeos se acostumbra expresar dichos valores en una escala logartmica. Si la constante de ionizacin del agua se transforma en funciones logartmicas se tiene: kw = H 3 O + OH

[

]

] [

]

[

log Kw = log H 3 O OH Como el logaritmo de un producto es igual a la suma de los factores entonces: log Kw = log H 3 O + + log OH Si sustituimos log por p obtenemos: pKw = p H 3O + + p OH Igual a:

[

][

+

][

]

]

[

]

[

]

[

]

[

]

pKw = pH + pOH

pkw = pH + pOH

Para cualquier solucin acuosa tenemos que la escala de pH va de 0 a 14, es decir: =log1x10-14=14 Al aumentar el PH de una solucin acuosa, disminuir el pOH, y viceversa. 3 4 5 6 7 neutra 8 9 10 11 12 13 14 basicidad o alcalinidad

Valores de pH 0 1 2 Acidez

En el cuadro aparece el valor de pH de algunas sustancias. A C I D O S B A S E S Sustancia Acido clorhdrico Jugo gstrico Jugo de limn Caf negro Orina Leche Agua pura Sangre Clara de huevo Tums anticidos Amoniaco domstico Hidrxido de sodio pH 0.0 1.4 2.1 0.5 6.0 6.9 7.0 7.4 8.0 10.0 11.9 Fuerza Muy fuerte Fuerte Fuerte Fuerte Dbil Muy dbil Neutra Muy dbil Dbil Fuerte Fuerte

14.0 Muy fuerte 63

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EJERCICIOS: Calcular el pH y el pOH de una solucin de HCl 4.9x10-4 Molar (mol/l). Datos pH=? H3O+=4.9x10-4 mol/l pOH=? Frmula y desarrollopH = log H 3 O +pH = log 4.9 x10 4 =-(-3.31)=3.31

Solucin pH=3.31 pOH=10.69

pOH=pkw-pH pOH=14-3.31=10.69

Calcular el pH de una solucin y el pOH de un limpiador para baos que tiene una concentracin de iones oxidrilo (OH)- de 1.6x10-3 mol/l . Datos pH=? OH-=1.6x10-3 mol/l pOH=? Frmula y desarrollopOH = log OH

Solucin pOH=2.796 pH=11.204

pO H = log 1.6 x10 3 =-(-2.796)=2.796

pH=pkw-pOH pH=14-2.796=11.204 2.4.3 NEUTRALIZACIN Y TITULACIN.

Hay sustancias que al contacto con un cido o base cambian o varan su color. Se llaman indicadores. Los indicadores son cido o bases orgnicos muy dbiles que cambian de color con la acidez o basicidad de las sustancias. Los indicadores mas comunes se indican en el cuadro, de acuerdo con los colores que toman en las disoluciones cidas y bsicas. Indicadores Anaranjado de Metilo Intervalo de pH 3.1-4.0 4.5-8.3 cido Rojo Rojo Neutro Naranja Prpura Base Amarillo Azul 64Mis carpetas para compartir.lnk

Papel tornasol Fenolftalena

8.3-10.0

Incoloro

Rosado

Rojo

Neutralizacin y titulacin cido-base. Neutralizacin. Cuando mezclamos un cido fuerte y una base fuerte (hidrxido metlico), si son cantidades equivalentes, los iones hidronio del cido (H3O+) y los iones oxidrilo del hidrxido (OH-) se combinan formando sal y agua, ocurriendo as una neutralizacin. El anlisis volumtrico es un mtodo utilizado para la determinacin de cantidades de sustancias que componen una muestra, mediante una operacin llamada titulacin. La reaccin puede ser cido-base, oxidacin-reduccin o formacin de complejos. Se determinar experimentalmente la composicin de una solucin dada aplicando la tcnica de titulacin cido-base. En las titulaciones cido-base se mide una solucin de un cido y se agrega gota a gota una solucin de una base hasta que se neutralice exactamente. La concentracin del cido o de la base se calcula utilizando la reaccin entre los productos del volumen por la normalidad, que es igual para todas las soluciones que reaccionan completamente. Esta relacin se expresa de la siguiente manera: V acido x N acido = Vbase x N base Va x Na = Vb xNb

Ejemplos: Qu volumen de HBr de 0.25 Normal ser necesario para neutralizar 50 ml de KOH al 0.20 Normal? Datos VHBr=? Frmula y desarrollo Va x Na = Vb xNb SolucinV HBr = 40 ml


N HBr=0.25eq/l=0.25 meq/ml VKOH=50 ml N KOH=0.20eq/l=0.20 meq/ml

Va =

Vb xN b Na V KOH xN KOH N HBe50 mlx 0.20 meq / ml = 40 ml 0.25 meq / ml

V HBr =

V HBr =

Cul es el volumen de una solucin de hidrxido de sodio 0.5Normal que se requiere para neutralizar 20 ml de una solucin de 0.3 Normal de HCl?

Datos VNaOH=? N NaOH=0.5eq/l=0.5 meq/ml VH=20 ml N KOH=0.3 eq/l=0.3 meq/ml

Frmula y desarrollo Va x Na = Vb xNbVb = Va xN a Nb V HCl xN HCl N NaOH20 mlx 0.30 meq / ml =12 ml 0.5meq / ml

Solucin

V HBr = 12 ml

V NaOH =

V NaOH =

Cul es la normalidad de una solucin de HNO3, si 20 ml de dicho cido se neutralizan con 40 ml de una solucin al 0.2 Normal de NaOH?

Datos N HNO = ?3

Frmula y desarrollo Va x Na = Vb xNbNa = Vb xN b Va40 mlx 0.2meq / ml = 0.2meq / ml 20 ml

Solucin N HNO = 0.2meq / ml3

V HNO 3 = 20 ml

V NaOH=40ml N NaOH=0.2meq/mlN HNO 3 =


Retroalimentacin Temtica ACTIVIDAD 1. pH y pOH. a) Calcula el pH de una solucin de jugo de limn, la cul tiene una concentracin de iones hidronio (H3O+) de 0.005 mol/l. b) Calcula el pH de una solucin de bicarbonato de sodio (NaHCO3) que tiene una concentracin de iones oxidrilo (OH-) de 3.2 x 10 -11mol/l. c) Calcula el pOH de un shampoo, que tiene una concentracin de iones hidronio (H3O+) de 2.2x10-3 mol/l. d) Calcula el pH de una muestra de orina, que tiene una concentracin de iones hidronio (H3O+) de 5.4x10-6.

ACTIVIDAD 2. Neutralizacin y titulacin. a) Qu volumen de cido bromhdrico (HBr) 0.35 N ser necesario para neutralizar 48 ml de Ca(OH)2 al 0.2 Normal? b) Cul es la normalidad de una soluin de HNO3, si 40 ml de este cido se neutralizaron con 18 ml de una solucin al 0.5 N de NaOH? c) Qu volumen de KOH al 0.15 Normal se necesita para neutralizar 20 ml de HCl al 0.3 Normal?


PRACTICA CIDOS-BASES

Identifica un cido y una base. Objetivos especficos

Hacer operativos y afianzar los conceptos de cido, base, pH, disolucin reguladora. Emplear adecuadamente el material que necesita para la realizacin de la prctica. Elaborar un informe sobre la experiencia realizada.

Material 9 tubos de ensayo Acido clorhdrico, Agua destilada, Hidrxido de sodio, Limn, jabn, vinagre, salsa y leche. 1 vidrio de reloj papel indicador

I) Comparacin del pH de diversas disoluciones Prepara 3 tubos de ensayo con las sustancias que se indican:

En un vidrio de reloj, pon tres trozos de papel indicador, sin que se toquen. Utilizando una varilla de vidrio o una pipeta para cada tubo). Qu pH tienen?


Rellena la siguiente tabla con los datos obtenidos: cido pH con indicador papel Agua Base

Prepara ahora los siguientes tubos de ensayo, con las disoluciones acuosas de las sustancias que se indican:

Y mide el pH, con papel indicador. LIMN pH con papel indicador Prueba el limn, tcalo y contesta. a) Qu sabor tiene?___________________________________________________ b) Cmo se siente al tacto?_____________________________________________ c) De acuerdo a las caractersticas que presenta es un cido o una base? _____________________________________________________________ Prueba el jabn, tcalo y contesta. d) Qu sabor tiene?___________________________________________________ e) Cmo se siente al tacto?_____________________________________________ 69Mis carpetas para compartir.lnk

JABN

VINAGRE SALSA

LECHE

f) De acuerdo a las caractersticas que presenta es un cido o una base? _____________________________________________________________ Prueba el vinagre, tcalo y contesta. g) Qu sabor tiene?___________________________________________________ h) Cmo se siente al tacto?_____________________________________________ i) De acuerdo a las caractersticas que presenta es un cido o una base? _____________________________________________________________

Prueba la salsa, tcalo y contesta. j) Qu sabor tiene?___________________________________________________ k) Cmo se siente al tacto?_____________________________________________ l) De acuerdo a las caractersticas que presenta es un cido o una base? _____________________________________________________________ Prueba la leche, tcalo y contesta. m) Qu sabor tiene?___________________________________________________ n) Cmo se siente al tacto?_____________________________________________ o) De acuerdo a las caractersticas que presenta es un cido o una base? _____________________________________________________________

Nota: En esta actividad es posible probar las sustancias sealadas porque el tipo y la cantidad de estas no son dainos. Sin embargo, es importante destacar que no es recomendable probarlas o tocarlas en todas las actividades porque muchas de las sustancias utilizadas son peligrosas para la salud.


TERCER MOMENTO

QUIMICA DEL CARBONO71Mis carpetas para compartir.lnk

3.1.1 HIDROCARBUROS ACICLICOS La palabra hidrocarburos significa que los compuestos estn formados exclusivamente por carbono e hidrogeno. El termino ACICLICOS indica que en su estructura molecular, presentan cadena abierta. Los hidrocarburos se clasifican en: ALCANOS ALQUENOS ALQUINOS Dentro de los hidrocarburos hay grados y tipos diferentes de reactividad qumica. Se clasifican de acuerdo con el numero de enlaces covalentes formados entre tomos de carbono de los compuestos. Si en la composicin solo intervienen enlaces sencillos carbono carbono, se nombran como ALCANOS (parafinas) hidrocarburos saturados, ya que solo un par de electrones es compartido entre los carbonos. Los compuestos que contienen dobles enlaces de carbono carbono se llaman ALQUENOS (olefinas), y los compuestos que contienen triples enlaces de carbono carbono se llaman ALQUINOS (acetilenos). A continuacin se describen cada uno de estos hidrocarburos acclicos o de cadena abierta. ALCANOS La fuente principal de alcanos es el petrleo, junto con el gas natural que lo acompaa. La putrefaccin y las tensiones geolgicas han transformado, en el transcurso de millones de aos, compuestos orgnicos complejos, que alguna vez constituyeron plantas o animales vivos, en una mezcla de alcanos de 1 hasta 30 40 carbonos. Junto a ellos, y particularmente abundantes en el petrleo de California, se encuentran los cicloalcanos, que en la industria petrolera se conocen como naftenos. A veces nos referimos a los alcanos con el nombre anticuado de parafinas. Este nombre proviene del latin: parum affinis que signific

antologia. quimica ii. 2009

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