temas principales composición porcentual 2. clasificación ... · 1. formula empírica: – es la...

Temas principales

1. Formula empírica, molecular y composición porcentual

2. Clasificación y nomenclatura 3. Relaciones de masa en los

cambios químicos

1 Ing. Sol de María Jiménez González

1. Formula empírica:

– Es la secuencia de símbolos de elementos con un subíndice cada uno, que es un número entero.

– Los subíndices indican la proporción o relación mínima en que se encuentran los átomos de cada elemento.

Compuesto Fórmula empírica Proporción

Acetileno CH 1:1

Glucosa CH2O 1:2:1


2. Fórmula molecular

Compuesto Fórmula empírica Fórmula molecular

Acetileno CH C2H2

Glucosa CH2O C6H12O6

Los subíndices expresan el número real de átomos de cada uno de los elementos.


3. Forma estructural de rayas simple

Compuesto Fórmula empírica

Fórmula molecular

Formula estructural

de rayas

Acetileno CH C2H2 H-C≡C-H

Glucosa CH2O C6H12O6

Indica cuáles átomos se unen entre sí y la multiplicidad de los enlaces.


4. Fórmula estructural de Lewis

– Muestra la disposición de los átomos y la multiplicidad del enlace.

– Muestra todos los electrones de cada átomo.

– Difiere de la fórmula estructural simple de rayas por la inclusión de los electrones no enlazantes.

– En la estructura de Lewis, el símbolo de cada elemento representa el núcleo y los electrones internos; se denomina tronco.

La fórmula estructural simple representa solo los electrones enlazantes de cada

átomo, mientras que la de Lewis incluye todos los electrones de la capa externa


SALES Ión metálico + ión no metálico Ión metálico + ión poliatómico

NaCl CaCO3

Óxidos Iones metálicos + iones óxido, O2- CaO

Hidróxidos o Bases

Iones hidróxido (OH-) + metal Mg(OH)2

Ácidos (oxácidos)

Iones hidronio + iones poliatómicos que tienen oxígeno

HNO3

Hidruros Hidrógeno + metal del grupo 1A o Ca, Sr Ba del

grupo 2A LiH

Hidratos Compuestos iónicos que tienen asociadas

moléculas de agua CuSO4·5H2O


Casos Formación del nombre Especie Nombre

Anión monoatómico

Nombre del elemento + uro Excepciones: óxido y sulfuro

Br- Bromuro

Anión poliatómico Cada uno tiene su nombre

(Pág. 332) SO4

2- Sulfato

Catión monoatómico

Nombre del elemento + número de oxidación

Cu2+ Cobre (II)

Catión poliatómico Nombre propio NH4+ Amonio

Número de oxidación: repasar capítulo 4. Ver Pág. 323, cuadro 5.1

COMPUESTOS IÓNICOS



Sales Nombre del anión + “de” +

nombre del catión KBr

CuSO4 Bromuro de potasio Sulfato de cobre (II)

Hidratos Nombre de la sal + “hidrato”,

con prefijo que indica el número de moléculas de agua

CuCl2·2H2O Cloruro de cobre (II) dihidratado

Óxidos metálicos “Óxido de” + nombre de catión

+ número de oxidación Fe2O3 Óxido de hierro (III)

Hidróxidos “Hidróxido de” + nombre de

catión + número de oxidación NH4OH

Hidróxido de amonio

Oxiácidos “Ácido” + nombre del oxianión, con cambio del sufijo: ito por

oso y ato por ico

HBrO H2SO4

Ácido hipobromoso Ácido sulfúrico

Hidruros “Hidruro de” + nombre del

metal del grupo 1A KH

CaH2 Hidruro de potasio Hidruro de calcio

COMPUESTOS IÓNICOS



Dos no metales

(4A o 7A)

Nombre del no metal más electronegativo (con prefijo que

indica el número de átomos, si es diferente de uno, y con la

terminación uro) + nombre del no metal menos electronegativo (con

prefijo que indica el número de átomos, si es necesario)

PCl5

P2S3

Pentacloruro de fósforo

Trisulfuro de

difósforo

Óxidos no metálicos

“Óxido de” con prefijo que indica el número de átomos de oxígeno + nombre del otro elemento (con

prefijo que indica número de átomos)

P2O5 Pentóxido de

difósforo

COMPUESTOS COVALENTES



Hidruros

“Hidruro de” con prefijo que indica el número de hidrógenos + nombre del elemento del grupo 3A, 4A y 5A (o Be

o Mg). La mayoría tienen nombre comunes

BH3 Trihidruro de boro

Borano

Hidrógeno-no metal, de grupos

6A y 7A

Nombre del no metal con el sufijo “uro” + “de hidrógeno” (con prefijo que indica el número de átomos de hidrógeno, si es diferente de uno.

Excepción: sulfuro (azufruro)

HBr Bromuro de hidrógeno

Hidrácidos “Ácido” + “ac” (subíndice) + nombre del no metal + terminación “hídrico”

HBr(ac) Ácido bromhídrico

COMPUESTOS COVALENTES


Masa atómica

• El valor de la masa atómica en u, se encuentra en la tabla periódica.

• Puede expresarse en gramos utilizando la siguiente conversión:

1 u = 1,66054 x 10-24g


Átomo Cantidad Masa atómica Masa molecular, u

C 2 12 2 x 12 = 24

H 6 1 6 x 1 = 6

O 1 16 1 x 16 = 16

Masa molecular C2H5OH 46 u

Es la suma de las masas atómicas de todos los átomos que la componen

Calcule la masa molecular del etanol C2H5OH



Mg 3 24,305 72,9

P 2 30,974 61,9

O 8 16 128

Masa molecular Mg3(PO4)2 262,8 u

Calcule la masa molecular Mg3(PO4)2

Mg3(PO4)2 El subíndice afecta todos los átomos dentro del paréntesis



Cu 1 63,546 63,5

Cl 2 35,453 70,9

H 4 1 4

O 2 16 32

Masa molecular CuCl2·2H2O 170,4 u

Calcule la masa molecular CuCl2·2H2O

El número entero frente a la molécula del agua afecta la cantidad de átomos: Son

2 moléculas de agua

CuCl2·2H2O


1 mol es la cantidad de una sustancia que contiene tantas partículas como átomos hay exactamente en 12 g del isótopo carbono 12 (que son

6,022 x 1023 átomos)

Número o constante de Avogadro: 6,022 x 1023

Interpretación

1 mol Cl2

6,022x1023 moléculas de Cl2 2 x 6,022x1023 átomos de Cl


Los valores numéricos de masa atómica (u) de los elementos de la tabla periódica

corresponden a los valores numéricos de la masa molar (g/mol) de esos elementos.

Por ejemplo: La masa atómica del N es 14,01 u, entonces la masa molecular es 14,01 g/mol.


Se tiene una muestra de 200 gramos de Fe2(SO4)3.

Átomo Cantidad Masa atómica Masa molecular, g/mol

Fe 2 55,84 111,68

S 3 32,07 96,21

O 12 16 192

Masa molecular Mg3(PO4)2 399,9 g/mol


• En una reacción química, la materia no se crea ni se destruye.

• La suma de la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos.

4 10 2 3 4PO H O H PO

4 10 2 3 4PO H O H PO 4 6


Cálculo reactivo limitante y rendimientos

Considere la siguiente reacción: 2 Al (s) + 3 Cl2 (g) → 2 AlCl3 (s).

Se permite que reaccione una mezcla de 1,5 mol de Al y 3 moles de Cl2.

Calcule: • Reactivo limitante • Cuántos moles de AlCl3 se forman? • Suponga que efectua esta reacción a partir de 10 g de

aluminio. Calcule el rendimiento teórico del AlCl3

• Si se obtienen 28,74 g de cloruro de aluminio en la reacción, calcule el porcentaje de rendimiento el AlCl3


a) Cual es el reactivo limitante?

23Aln mol deCl 2

2

3

mol de Al

mol deCl2 mol de Al

reactivo limitante pues se necesitan 2 mol de

Al y solo hay 1,5 mol de Al.

21,5Cln mol de Al 23

2

mol deCl

mol de Al22,25 mol de Cl

b) ¿Cuántos moles de AlCl3 se forman?

1.5 mol de Al 32

2

mol de AlCl

mol de Al31,5 mol de AlCl

c) Suponga que efectúa esta reacción partiendo de 10 g de aluminio. Calcule el rendimiento teórico del cloruro de aluminio.

(10 g Al1

)mol Al

27 g Al

32 mol AlCl 2 mol Al

3

3

133,5

1

g AlCl

mol AlCl

349,44 g de AlCl

d) Si se obtienen 28.74 g de cloruro de aluminio en la reacción, calcule el porcentaje de rendimiento del cloruro de aluminio.

28,74dim% dim 100 %

dim

gren iento realren iento x

ren iento teórico

49,44 g100 58,1 %x


Temas principales

1. Estado termodinámico 2. Cambio en la energía interna 3. Calorimetría 4. Cambio de entalpía


Principios de la termodinámica

Si un objeto de encuentra en equilibrio térmico con otros dos, los otros dos objetos también

están en equilibrio térmico entre sí.

El cambio de energía interna de un sistema en un proceso es igual a la energía térmica transferida hacia el sistema más el trabajo realizado sobre el

sistema durante el proceso. 24 Ing. Sol de María Jiménez González

Estado de un sistema termodinámico

Sistema

Pared Puede permitir o

impedir el paso de materia o energía

•Volumen •Presión

•Temperatura •Composición química •Cantidad de sustancia

Parámetros para describir el estado de un sistema:

Se observa un cambio de estado en los parámetros Se observa


Equilibrio entre los sistemas termodinámicos

Equilibrio Un sistema se encuentra en

equilibrio si su estado no cambia con el tiempo

Térmico Estado de equilibrio mutuo que alcanzan do o más sistemas que

están en contacto térmico.

Los sistemas en equilibrio térmico están a igual temperatura A partir de la ley cero…


Energía En términos mecánicos la energía de un sistema puede ser cinética o

potencial

La energía que se transfiere

puede ser trabajo

(mecánica) o calor (térmica)

Según origen o fuente:

hidráulica, nuclear,

eólica, etc.

Según campo de estudio: eléctrica,

magnética, mecánica, química.


Proceso adiabático: trabajo mecánico Sistema aislado térmicamente Energía térmica transferida es cero

Proceso adiabático: Aquel que ocurre en un sistema que no se encuentra en contacto térmico con

los alrededores

Sistema

Pared adiabática

Impide el intercambio

térmico

Madera y corcho: malos conductores

térmicos

Trabajo mecánico: Es la energía necesaria para provocar un pequeño

desplazamiento de un cuerpo mediante una fuerza que se aplica en la misma dirección del desplazamiento; es igual al producto de la magnitud de esa fuerza por el

desplazamiento 28 Ing. Sol de María Jiménez González

∆E: cambio de energía interna ∆E: Efinal - Einicial

Si solo aplicamos trabajo entonces en un proceso adiabático

∆E: w ∆E positivo: alrededores realizan trabajo en el sistema

Si w

∆E negativo: el sistema realiza trabajo sobre los alrededores

∆E: -P x ∆V


Procesos no adiabáticos (diatérmico): calor

Tinicial Cuerpo

mas caliente

Energía térmica

En un proceso, la energía que entra o sale del sistema por medios mecánicos se llama

trabajo, w

En un proceso, la energía que entra o sale del sistema por

intercambio térmico se llama calor, q

Pared diatérmica: permite intercambio térmico

∆E: q ∆E: w


∆E: w + q ∆E: Energía transferida al sistema

El cambio de entalpía, ∆H, de un sistema, en un proceso que se lleva a cabo a presión constante, es igual al calor

absorbido por el sistema qp H = E + P x V

∆H = qp

Proceso exotérmico

Proceso endotérmico

∆H < 0

∆H > 0

Sistema pierde energía (entrega energía a los alrededores)

Sistema gana energía(recibe energía de los alrededores) 31 Ing. Sol de María Jiménez González

∆E: w + q

∆E: w ∆E: -P∆V+q

Si w es solo de expansión

Calorimetría

Intercambio de calor en función del calor específico:

( )f iQ m c T T ( )f iQ C T T

Intercambio de calor en función de la capacidad calorífica:

∆H: mezcla, fusión, evaporación, formación,

combustión y reacción

Ley se Hess

( ; ) ( ; tan )

o o

P f T productos R f T reac tesH Suma de n H Suma de n H


• Calcule la entalpía de formación del pentaborato-9 (B5H9) si la combustión completa de 2 moles libera 9 036,6 KJ.

Especie BsH9(ℓ) B2O3 (s) O (g) H2O(ℓ)

∆Hºf (KJ /

mol)

? -1 263.6 249.4 -285.8

Sº (J /

K·mol)

? -1 184.1 160.95 69.9

2 B5H9 (ℓ) + 12 O2 (g) → 5 B2O3 + 9 H2O(ℓ)


El o

fH del O2(g) es cero por definición.

El o

reacción = -9 036.6 KJ (negativo porque se libera energía)

( ; ) ( ; tan )

o o

P f T productos R f T reac tesH Suma de n H Suma de n H

-9 036,6 KJ = (5 mol) (-1263,6 KJ) + (9 mol) (-285,8 KJ) – (2 mol) o

fH B5H9 (ℓ) – (12 mol) (0)

-9 036,6 KJ = -6318 KJ – 2 572,2 KJ – (2 mol) o

fH B5H9 (ℓ)

146,4 KJ = (2 mol) o

fH B5H9(ℓ)

73,2 KJ/mol = o

fH B5H9 (ℓ)

Especie BsH9(ℓ) B2O3 (s) O (g) H2O(ℓ)

∆Hºf (KJ /

mol)

? -1 263.6 249.4 -285.8

Sº (J /

K·mol)

? -1 184.1 160.95 69.9

2 B5H9 (ℓ) + 12 O2 (g) → 5 B2O3 + 9 H2O(ℓ)


Estudiar Apéndice 6.1 Sobre la presión


temas principales composición porcentual 2. clasificación ... · 1. formula empírica: – es la...

Documents