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 carbono12.
El carbono no tiene esa masa molar en la tabla periódica porque hay otros isótopos (carbono13 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 y 10ma ediciones.
Atención
Leer las páginas 78-85 de la Química de Chang, 9na y 10ma ediciones.
Hojas de trabajo: 1 (primera parte), 2, 3 y 4.
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. Calcule el número de átomos de potasio, cromo y oxígeno que hay en 2.0 gramos de dicromato de potasio.
Ejercicios
5. Cuántos electrones hay en:
1 átomo de cobre 0.335 moles de átomos de cobre 0.335 gramos de átomos de cobre 1 mol de átomos de Cu+2
Atención
Leer páginas 86-90 del libro de Química de Chang, 9na edición o 88 a 94 de la 10ma edición.
Resolver hojas de trabajo no. 5 y 6.
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 masa molar del compuesto.
x 100
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
Aplicaciones de la composición porcentual en problemas.
Una muestra de un mineral contiene 63.11% de sulfuro de zinc. Indique cual es el porcentaje de zinc en la muestra.
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
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
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?