3. Estequiometría. Transformaciones químicas. Andrés s Cedillo, AT

Transcripción

1 Trasforacoes quícas Adrés s Cedllo, AT-50 cedllo@xau.ua.x 3. Estequoetría 3.1. Masa atóca 3.. El cocepto de ol 3.3. Relacoes e fórulas f quícas 3.4. Relacoes e reaccoes quícas Cap.

2 3.1. Masa atóca Los átoos so uy pequeños, por lo que se usa ua escala de asas atócas, la escala del carboo 1. 1 E esta escala, al sótopo 6C se le asga exactaete 1 udades de asa atóca, 1 C 1ua Masa atóca Así, 1 1 ua C 19 F Coo el sótopo 9 es 19.00/1 veces ás asvo que el sótopo de refereca, etoces 19 F ua 9

3 3.1. Masa atóca 3 Para otros sótopos, se cooce su asa relatva. La espectroetría a de asas perte deterar asas relatvas.. Tabé separar sótopos y coocer su abudaca relatva Masa atóca 3 Espectroetría de asas

4 3.1. Masa atóca 5 Al separar los sótopos de u átoo, tabé se puede deterar su abudaca relatva. Cl 34.97ua C 36.97ua ( 75.53% ) ( 4.47% ) 3.1. Masa atóca 6 Masa atóca proedo de u eleeto X a a : abudaca relatva de cada sótopo : asa atóca de cada sótopo Ejeplo. Para el cloro, Cl a + a Cl Cl Cl Cl ua. Cuado sólo hay dos sótopos, la asa atóca proedo perte coocer la abudaca. Ejercco. La asa atóca proedo del Br es ua, calcule la abudaca de los dos sótopos estables, Br 78.9 ua, Br 80.9 ua

5 3.1. Masa atóca 7 La asa de ua olécula, o asa olecular, es la sua de la asa de los átoos que la fora. agua x ua ua 18.0 ua Núero de Avogadro: úero de átoos de 1 C presetes e ua uestra de 1 g de 1 C. N A 6.0 x 10 3 La asa de u átoo se calcula a partr de la asa de ua uestra, co u úero de partículas coocdo. dvdual N uestra partículas 3.1. Masa atóca 7 La relacó etre la asa de dos átoos sepre es la sa, N N A A 1 así, e 1 g de 1 C, hay N A átoos de 1 C (1 ua); e g de Cl, hay N A átoos de Cl (35.46 ua); e g de 35 Cl, hay N A átoos de 35 Cl (34.97 ua); e 18.0 g de H O, hay N A oléculas de H O (18.0 ua). Ejercco. Calcule la asa de u átoo de ttao y el úero de átoos de ttao presetes e g de este etal.

6 3.. El cocepto de ol Los átoos so uy pequeños para apularlos o cotarlos dvdualete, por esta razó es ás s coveete tratar co ua coleccó de objetos. 1 objetos docea 100 objetos cetea N A objetos ol 3.. El cocepto de ol U ol es la catdad de sustaca que cotee N A partículas de dcha sustaca. El úero de oles se deota co y su udad es el ol.

7 3.. El cocepto de ol 3 Ejeplos 1 ol de átoos de H 6.0 x 10 3 átoos de H 1 ol de oléculas de H 6.0 x 10 3 oléculas de H 1.04 x 10 4 átoos de H 1 ol de oléculas de H O 6.0 x 10 3 oléculas de H O 1.04 x 10 4 átoos de H 6.0 x 10 3 átoos de O U ol de H O y u ol de H cotee el so úero de oléculas pero cada uestra tee asa dstta. 3.. El cocepto de ol 4 La asa olar (M)) es la asa por cada u ol de sustaca. M olécula N olécula A olécula 1 N C A 6 C M C 1 6 M M 1 g ol 1 ua 1 6 C 1 g ol 1ua C olécula olécula 1 6 Nuércaete, la asa olar y la asa olecular cocde, pero tee udades dsttas.

8 3.. El cocepto de ol 5 Así, la asa es proporcoal a la catdad de atera, M M Ejercco. El ácdo acetlsalcílco, C 9 H 8, es el gredete actvo de la aspra. a) Calcule la asa de ol de C 9 H 8. b) Calcule el úero de oles de ácdo acetlsalcílco presetes e g de aspra co 91.6% de C 9 H Relacoes e fórulas quícas Coposcó de u copuesto A partr de la fórula f de u copuesto es posble calcular la coposcó porcetual. coposcó parte / total Ejeplo. U ol de H O cotee dos oles de átoos de hdrógeo y u ol de átoos de oxígeo. A M /g ol -1 /ol /g coposcó 1 H O H % 3 O %

9 3.3. Relacoes e fórulas quícas Ejercco. a) Qué catdad de herro se puede extraer de kg de Fe O 3? b) Qué catdad del eral heatta (co 66.4% de Fe O 3 ) se requere para obteer 1.00 kg de herro? U ol de Fe O 3 cotee dos oles de Fe. %Fe Fe / Fe O 3 %Fe O 3 Fe O 3 / eral 3.3. Relacoes e fórulas quícas 3 Fórula a partr de aálss quíco La foracó sobre la coposcó perte obteer la proporcó de átoos presetes e ua olécula. La fórula epírca es la relacó ás s sple etre el úero de átoos de ua sustaca. La fórula olecular dca la catdad de átoos de cada eleeto que presetes e ua sustaca. El beceo, C 6 H 6, y el acetleo, C H, tee la sa fórula f epírca, CH.

10 3.3. Relacoes e fórulas quícas 4 Ejeplo. Ua uestra de 5.00 g de u copuesto sóldo, de color aarajado, cotee 6.64 g de potaso, 8.84 g de croo y 9.5 g de oxígeo. Ecuetre su fórula epírca. A / g M / g ol -1 / ol / 1 K Cr O Fórula epírca: K Cr O Relacoes e fórulas quícas 5 La cobustó de u copuesto de C, H, y O produce dóxdo de carboo y agua. El carboo del CO sólo provee del copuesto. El hdrógeo del H O sólo s provee del copuesto. El oxígeo de los productos de cobustó provee tato del copuesto coo del O. Ejeplo. Ua uestra de 5.00 g de ácdo acétco se quea e are y se produce 7.33 g de CO y 3.00 g de H O. Obtega la fórula epírca. A / ol M / g ol -1 / g / 1 C H O CH O La fórula olecular es u últplo de la fórula epírca

11 3.3. Relacoes e fórulas quícas 6 La asa olar se puede deterar por otros étodos y ésta perte ecotrar la fórula olecular. Ejeplo. La asa olar del ácdo acétco se deteró co u espectróetro de asas y es aproxadaete 60 g ol -1. Ecuetre la fórula olecular. M CH O 30.0 g ol-1 M ac.acétco / M CH O.0 C O 3.4. Relacoes e reaccoes quícas Ua reaccó quíca perte coocer la catdad ecesara de los reactvos y la catdad de productos forados. Para todo cálculo c de catdades, se ecesta que la reaccó esté balaceada.

12 3.4. Relacoes e reaccoes quícas Reaccó quíca Escrbr los reactvos del lado zquerdo y los productos del lado derecho. Idcar el estado físco f de cada copuesto. Balacear la reaccó (verfcar que el úero de átoos de cada eleeto es gual e abos lados de la reaccó). Ejeplo. Escrba la reaccó que ocurre etre dos líqudos, hdraza y tetraóxdo de dtrógeo, para forar trógeo gaseoso y vapor de agua. N (l) + N (l) 3 N (g) + 4 H O (g) Ejercco. Crstales de hdróxdo de sodo reaccoa co dóxdo de carboo del are para forar u polvo blaco, carboato de sodo, y agua líquda 3.4. Relacoes e reaccoes quícas 3 Cálculos co reaccoes Ua reaccó balaceada perte relacoar catdades de sustaca etre productos y reactvos. o. de oléculas o. de oles Ejeplo. Para la reaccó N (l) + N (l) 3 N (g) + 4 H O (g), se cuple las sguetes afracoes: ol de N reaccoa co 1 ol de N, NH 4 4 ol de N reaccoa co ol de N, 1 ol de N reaccoa co 0.5 ol de N, NO 4 N H N 4 3 N O 4 H O 1 4

13 3.4. Relacoes e reaccoes quícas 4 Ejercco. Para la reaccó N (l) + N (l) 3 N (g) + 4 H O (g), a) calcule el úero de oles de N ecesaros para producr 1.80 ol de N ; b) Calcule el úero de oles de N forados al reaccoar.60 ol de N. Ejercco. Cosdere la reaccó de sítess del aoaco, N (g) + 3 H (g) NH 3 (g). a) Calcule el úero de oles de aoaco producdos cuado reaccoa 1.34 ol de trógeo. b) Obtega la asa de trógeo ecesara para forar 1.00 x 10 3 g aoaco. b) Ecuetre el úero de oléculas de aoaco foradas al reaccoar 1.34 g de hdrógeo Relacoes e reaccoes quícas 5 Reactvo ltate Cuado los reactvos o está e codcoes estequoétrcas trcas,, aquel que se cosue totalete lta la reaccó y se deoa reactvo ltate. Todos los cálculos c debe realzarse co el reactvo ltate.

14 3.4. Relacoes e reaccoes quícas 6 Proporcoes estequoétrcas Sb (s) + 3 I (s) SbI 3 (s) co.00 ol 3.00 ol reaccoa.00 ol 3.00 ol fal 0.00 ol 0.00 ol.00 ol o / a Proporcoes o estequoétrcas Sb (s) + 3 I (s) SbI 3 (s) co.00 ol.00 ol reaccoa 1.33 ol.00 ol fal 0.67 ol 0.00 ol 1.33 ol 0 a 0 0 j a a 0 a a > a j 0 j j j 0 j E exceso o / a El reactvo co el eor cocete es el reactvo ltate Relacoes e reaccoes quícas 7 Ejercco. Icalete se tee 1.4 ol de atoo y 1.50 ol de yodo que sgue la reaccó Sb (s) + 3 I (s) SbI 3 (s). a) Detere al reactvo ltate. b) Idque que catdad de producto se fora. c) Calcule la catdad de reactvos que queda s reaccoar. Ejercco. Detere la catdad fal de cada copuesto para la reaccó ateror, s calete se tee 1.0 g de atoo y.40 g de yodo.

15 3.4. Relacoes e reaccoes quícas 8 Redeto de ua reaccó Cuado ua reaccó quíca o se copleta e su totaldad, el redeto se detera a partr de la catdad de productos forados, o be, co la catdad de reactvo ltate cosudo. redet o catdad real catdad esperada 3.4. Relacoes e reaccoes quícas 9 Ejercco. Icalete se tee 1.4 ol de atoo y 1.50 ol de yodo que sgue la reaccó Sb (s) + 3 I (s) SbI 3 (s). Calcule la asa de producto forado, s la reaccó se copleta e 78.%. Cap. 4