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Estequiometría
Química General I
2019
Estequiometría
Es el estudio cuantitativo de reactivos y
productos en una reacción química.
Conceptos importantes
Masa atómica
Mol
Peso molecular
Masa atómica
En química no se hace distinción entre masa y peso.
Por esa razón se denomina indistintamente los términos masa y peso atómico.
¿qué es la masa atómica?
Es la masa promedio de un solo átomo de un elemento en unidades de masa atómica (uma)
Unidades de masa atómica (umas)
Unidad de masa atómica: Se define como la masa que es exactamente igual a un doceavo de la masa del átomo de carbono-12.
Un átomo de carbono-12 tiene 6 protones y 6 neutrones
Las unidades de masa atómica son una escala relativa.
Unidades relativas de cantidad.
En la práctica existen para referirse a cantidades de objetos:
El par (2)
La docena (12)
La gruesa (144 o 12 docenas)
Los químicos usan el mol como unidad relativa de cantidad.
Mol
Definición formal:
Es la cantidad de
sustancias que contiene
tantas entidades
unitarias (ya sea
átomos, moléculas u
otras partículas) como
átomos hay en 12 g del
isótopo del carbono-12
¿Cómo se determina el número de
átomos en 12 g de Carbono-12?
Sólo se puede determinar experimentalmente, pero se puede conocer la cantidad exacta que es:
6.0221 x 1023 átomos
El número recibe el nombre de NÚMERO DE AVOGADRO NA
Número de Avogadro
Por tanto:
1 mol de hidrógeno = 6.0221 x 1023 ATOMOS de
hidrógeno.
1 mol de H2O = 6.0221 x 1023 MOLÉCULAS de agua.
1 mol puede ser de átomos, moléculas, unidades de
fórmula (compuestos iónicos), etc.
Algo importante…
Para el carbono-12, los 12 g son su MASA o PESO MOLAR, que es la masa (en gramos o kilogramos) de 1 mol de átomos de carbono-12.
El carbono no tiene esa masa molar en la tabla periódica porque hay otros isótopos (carbono-13 y carbono 14 con abundancias relativas correspondientes)
Entonces… ¿Qué representa el valor que aparece en la tabla periódica?
Es el peso o masa atómica
¿Cómo se interpreta?
De dos formas:
La masa de 1 átomo en uma. (uma/átomo)
La masa de 1 mol en gramos. (gramos/mol o mg/mmol)
Este concepto se aplica únicamente a los elementos.
Peso o masa molecular
Este concepto se aplica a compuestos moleculares.
También se le conoce como masa molecular.
Es la suma de las masa atómicas (en umas) en una molécula y corresponde a la cantidad de umas por molécula (uma/molécula)
¿Qué sucede con compuestos iónicos?
Los compuestos
iónicos no contienen
unidades moleculares.
Los compuestos
iónicos forman redes
que repiten la misma
unidad en todas
direcciones.
Peso de los compuestos iónicos
Para los compuestos iónicos se utiliza el término
PESO FÓRMULA en lugar de PESO
MOLECULAR, pero se calcula de la misma forma y
se interpreta IGUAL.
En algunas referencias cuando se habla de 1 mol de
un compuesto iónico se menciona como 1PESO
FÓRMULA GRAMO, que básicamente contiene
6.022 x 1023 unidades de fórmula.
Ejercicios
Calcule la masa molecular (en uma) del
pentacloruro de fósforo. Interprete dicho
valor.
Calcule la masa molar (en gramos) del
pentacloruro de fósforo. Interprete dicho
valor.
Ojo: Recordar uso de factores
en los cálculos en química
Ver capítulo 1 de Chang, 9na edición.
Ejercicios
1. Cuántos gramos de oro hay en 15.3 moles del mismo.
2. Cuál es la masa en gramos de un átomo de plomo.
3. Cuántos moles de nitrato de sodio están presentes en 0.334 g del mismo.
4. Cuántos gramos de agua hay en 3.00 moles de la misma.
Otros ejercicios...
1. Cuál es la masa en gramos de 3.00 x 1024
átomos de cloro?
2. La densidad del agua es 1.00 g/mL a 4ºC.
¿Cuántas moléculas están presentes en 5.00
mL de agua a esta temperatura?
Mas ejercicios:
3. Calcule el número de átomos de potasio, cromo y oxígeno que hay en 2.0 gramos de dicromato de potasio.
4. En dónde hay mas átomos?
A. 3.5 x 1015 moléculas de cloro.
B. 0.01 gramos de plata.
C. 0.5 mol de cobre
D. 0.1 g de agua.
Ejercicios
5. Cuántos moles de cloro hay en 500.0 g de cloruro de bario?
6. Cuántos electrones hay en:
1 átomo de cobre
1 mol de átomos de cobre
0.335 moles de átomos de cobre
0.335 gramos de átomos de cobre
1 mol de átomos de Cu+2
Problemas
7. ¿Cuántos gramos de azufre hay en 200
gramos de sulfato de aluminio?
Composición porcentual o centesimal
La fórmula de un compuesto indica el número
de átomo de cada elemento presentes en cada
unidad del compuesto. (ya sea en una
molécula o una unidad de fórmula)
La composición porcentual en masa es el
porcentaje en masa de cada elemento presente
en un compuesto.
Composición porcentual.
Cómo se calcula?
% de un elemento = masa del elemento por mol x 100
masa molar del compuesto.
Interpretación:
La composición porcentual puede
interpretarse de la siguiente manera:
Si se tiene un porcentaje de 40% del elemento X
en el compuesto Y eso significa que se tienen 40
gramos del elemento X por cada 100 gramos del
elemento Y.
Ejercicios
El nitrato de sodio es una sustancia que se
puede utilizar como fuente de nitrógeno
(nutriente) en un fertilizante. ¿Cuál es el
porcentaje de nitrógeno en dicho compuesto?
Indique cual es la composición porcentual del
bicarbonato de sodio.
Composición porcentual.
Puede calcularse también para un compuesto
A dentro de un compuesto B
% de un compuesto A = masa del compuesto A por mol x 100
masa molar del compuesto B
Ejercicios
Indique cual es el porcentaje de óxido de
calcio en:
El hidróxido de calcio
En el fosfato de calcio
Indique cual es el porcentaje de agua en el
sulfato cúprico pentahidratado.
Aplicaciones de la composición
porcentual en problemas.
Una muestra de un mineral contiene 30% de
cobre. Encuentre cual es el porcentaje de
óxido cúprico en la muestra.
Una muestra de un mineral contiene 63.11%
de sulfuro de zinc. Indique cual es el
porcentaje de zinc en la muestra.
Aplicación de la composición
porcentual en problemas
Si un fertilizante contiene 5% de óxido de
potasio. ¿cuántos gramos de potasio hay en
200.0 g del fertilizante?
Fórmula empírica
Es la relación más pequeña posible entre los
átomos que forman un compuesto
De 1 mol del compuesto es la relación más
pequeña en moles de átomos que lo
conforman.
Ejercicios
El ácido ascórbico posee 40.92% de C, 4.58 % de H y 54.50 % de O. Determine su fórmula empírica.
Una muestra de 0.273 g de magnesio se calentó en presencia de un exceso de nitrógeno dando un compuesto que pesó 0.378 g. ¿Cuál es la fórmula empírica del compuesto?
Ejercicios
Se ha observado que 14 g de hierro se combinan químicamente con 8 g de azufre. Calcular la fórmula empírica del compuesto formado.
5 gramos de un compuesto gaseoso de carbono e hidrógeno da por combustión 16.50 g de CO2 y 4.495 g de H2O. Determine la fórmula empírica del compuesto.
Ejercicio
El alcohol etílico es una sustancia que
contiene carbono, hidrógeno y oxígeno. En
un experimento la combustión de 11.5 g de
etanol produjo 22.0 g de CO2 y 13.5 g de
H2O. Determine cuál es la fórmula empírica
del etanol.
Fórmula molecular Es la fórmula real del compuesto, no necesariamente es la
relación mas pequeña de átomos en un compuesto.
Pasos para determinarla:
Primero se averigua la fórmula empírica.
Luego se determina el factor n
n = masa molar del compuesto
masa de la fórmula empírica
Se multiplica el número de cada átomo en la fórmula empírica por el factor n.
Ejercicios
¿Cuál es la fórmula molecular del óxido de
fósforo que tiene 43.6% de fósforo y 56.4%
de oxígeno, si el peso molecular de este
compuesto es 284 g/mol?
Ejercicios
Una muestra de 100 g de glucosa contiene
40.0 g de C, 6.73g de hidrógeno y el resto de
oxígeno. La glucosa tiene un peso molecular
de 180.2 g/mol. ¿Cuál es la fórmula
molecular de la glucosa?
Ejercicios
El peso molecular de la sacarina es 183.18
g/mol y el compuesto contiene 45.90% de
carbono, 2.75% de hidrógeno, 26.20% de
oxígeno, 17.50% de azufre y 7.65% de
nitrógeno. ¿Cuál es la fórmula molecular de
la sacarina?
Ejercicios
Un compuesto tiene masa molar de 90.0
g/mol y su composición porcentual es 2.22%
de hidrógeno, 26.7% de carbono y 71.1% de
oxígeno. ¿Cuál es su fórmula molecular?