Temas principales. 1. Formula empírica, molecular y composición porcentual 2. Clasificación y nomenclatura 3. Relaciones de masa cambios químicos

Transcripción

1 Temas principales 1. Formula empírica, molecular y composición porcentual 2. Clasificación y nomenclatura 3. Relaciones de masa cambios químicos en los 1

2 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 CH 2 O 1:2:1 2

3 2. Fórmula molecular Los subíndices expresan el número real de átomos de cada uno de los elementos. Compuesto Fórmula empírica Fórmula molecular Acetileno CH C 2 H 2 Glucosa CH 2 O C 6 H 12 O 6 3

4 3. Forma estructural de rayas simple Indica cuáles átomos se unen entre sí y la multiplicidad de los enlaces. Compuesto Fórmula empírica Fórmula molecular Formula estructural de rayas Acetileno CH C 2 H 2 H-C C-H Glucosa CH 2 O C 6 H 12 O 6 4

5 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 5

6 SALES Ión metálico + ión no metálico Ión metálico + ión poliatómico NaCl CaCO 3 Óxidos Iones metálicos + iones óxido, O 2- CaO Hidróxidos o Bases Iones hidróxido (OH - ) + metal Mg(OH) 2 Ácidos (oxácidos) Hidruros Hidratos Iones hidronio + iones poliatómicos que tienen oxígeno Hidrógeno + metal del grupo 1A o Ca, Sr Ba del grupo 2A Compuestos iónicos que tienen asociadas moléculas de agua HNO 3 LiH CuSO 4 5H 2 O 6

7 COMPUESTOS IÓNICOS Casos Formación del nombre Especie Nombre Anión monoatómico Anión poliatómico Catión monoatómico Nombre del elemento + uro Excepciones: óxido y sulfuro Cada uno tiene su nombre (Pág. 332) Nombre del elemento + número de oxidación Br - SO 4 2- Cu 2+ Bromuro Sulfato Cobre (II) Catión poliatómico Nombre propio NH 4 + Amonio Número de oxidación: repasar capítulo 4. Ver Pág. 323, cuadro 5.1 7

8 COMPUESTOS IÓNICOS Casos Formación del nombre Especie Nombre Sales Hidratos Óxidos metálicos Hidróxidos Oxiácidos Hidruros Nombre del anión + de + nombre del catión Nombre de la sal + hidrato, con prefijo que indica el número de moléculas de agua Óxido de + nombre de catión + número de oxidación Hidróxido de + nombre de catión + número de oxidación Ácido + nombre del oxianión, con cambio del sufijo: ito por oso y ato por ico Hidruro de + nombre del metal del grupo 1A KBr CuSO 4 CuCl 2 2H 2 O Fe 2 O 3 NH 4 OH HBrO H 2 SO 4 KH CaH 2 Bromuro de potasio Sulfato de cobre (II) Cloruro de cobre (II) dihidratado Óxido de hierro (III) Hidróxido de amonio Ácido hipobromoso Ácido sulfúrico Hidruro de potasio Hidruro de calcio 8

9 COMPUESTOS COVALENTES Casos Formación del nombre Especie Nombre Dos no metales (4A o 7A) Óxidos no metálicos 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) Óxido de con prefijo que indica el número de átomos de oxígeno + nombre del otro elemento (con prefijo que indica número de átomos) PCl 5 P 2 S 3 P 2 O 5 Pentacloruro de fósforo Trisulfuro de difósforo Pentóxido de difósforo 9

10 COMPUESTOS COVALENTES Casos Formación del nombre Especie Nombre Hidruros Hidrógenono metal, de grupos 6A y 7A Hidrácidos 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 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) Ácido + ac (subíndice) + nombre del no metal + terminación hídrico BH 3 HBr HBr (ac) Trihidruro de boro Borano Bromuro de hidrógeno Ácido bromhídrico 10

11 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 g 11

12 Es la suma de las masas atómicas de todos los átomos que la componen Calcule la masa molecular del etanol C 2 H 5 OH Átomo Cantidad Masa atómica Masa molecular, u C x 12 = 24 H x 1 = 6 O x 16 = 16 Masa molecular C 2 H 5 OH 46 u 12

13 Calcule la masa molecular Mg 3 (PO 4 ) 2 Mg 3 (PO 4 ) 2 El subíndice afecta todos los átomos dentro del paréntesis Átomo Cantidad Masa atómica Masa molecular, u Mg 3 24,305 72,9 P 2 30,974 61,9 O Masa molecular Mg 3 (PO 4 ) 2 262,8 u 13

14 Calcule la masa molecular CuCl 2 2H 2 O CuCl 2 2H 2 O El número entero frente a la molécula del agua afecta la cantidad de átomos: Son 2 moléculas de agua Átomo Cantidad Masa atómica Masa molecular, u Cu 1 63,546 63,5 Cl 2 35,453 70,9 H O Masa molecular CuCl 2 2H 2 O 170,4 u 14

15 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 átomos) Número o constante de Avogadro: 6,022 x Interpretación 1 mol Cl 2 6,022x10 23 moléculas de Cl 2 2 x 6,022x10 23 átomos de Cl 15

16 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. 16

17 Se tiene una muestra de 200 gramos de Fe 2 (SO 4 ) 3. Átomo Cantidad Masa atómica Masa molecular, g/mol Fe 2 55,84 111,68 S 3 32,07 96,21 O Masa molecular Mg 3 (PO 4 ) 2 399,9 g/mol 17

18 Se tiene una muestra de 200 gramos de Fe 2 (SO 4 ) 3. 18

19 Se tiene una muestra de 200 gramos de Fe 2 (SO 4 ) 3. 19

20 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. PO H O H PO PO 6 H O 4 H PO

21 Cálculo reactivo limitante y rendimientos Considere la siguiente reacción: 2 Al (s) + 3 Cl 2 (g) 2 AlCl 3 (s). Se permite que reaccione una mezcla de 1,5 mol de Al y 3 moles de Cl 2. Calcule: Reactivo limitante Cuántos moles de AlCl 3 se forman? Suponga que efectua esta reacción a partir de 10 g de aluminio. Calcule el rendimiento teórico del AlCl 3 Si se obtienen 28,74 g de cloruro de aluminio en la reacción, calcule el porcentaje de rendimiento el AlCl 3 21

22 a) Cual es el reactivo limitante? 2 mol de Al nal 3 mol decl2 3 mol decl 2 Al y solo hay 1,5 mol de Al. 2 mol de Al reactivo limitante pues se necesitan 2 mol de n Cl2 3 mol decl 2 1,5 mol de Al 2,25 mol de Cl 2 2 mol de Al b) Cuántos moles de AlCl 3 se forman? 2 mol de AlCl mol de Al 2 mol de Al 1,5 mol de AlCl 3 c) Suponga que efectúa esta reacción partiendo de 10 g de aluminio. Calcule el rendimiento teórico del cloruro de aluminio. 1mol Al (10 g Al ) 27 g Al 2 mol AlCl 3 2 mol Al 133,5 g AlCl 1 mol AlCl3 3 49,44 g de AlCl 3 d) Si se obtienen g de cloruro de aluminio en la reacción, calcule el porcentaje de rendimiento del cloruro de aluminio. ren dimiento real 28,74 g % ren dimiento x 100 % ren dimiento teórico x ,1 % 49,44 g 22

23 Temas principales 1. Estado termodinámico 2. Cambio en la energía interna 3. Calorimetría 4. Cambio de entalpía 23

24 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

25 Estado de un sistema termodinámico Pared Puede permitir o impedir el paso de materia o energía Sistema Parámetros para describir el estado de un sistema: Volumen Presión Temperatura Composición química Cantidad de sustancia Se observa Se observa un cambio de estado en los parámetros 25

26 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. A partir de la ley cero Los sistemas en equilibrio térmico están a igual temperatura 26

27 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. 27

28 Proceso adiabático: trabajo mecánico Sistema aislado térmicamente Energía térmica transferida es cero Pared adiabática Impide el intercambio térmico Madera y corcho: malos conductores térmicos Sistema Proceso adiabático: Aquel que ocurre en un sistema que no se encuentra en contacto térmico con los alrededores 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 Ing. Sol de María Jiménez desplazamiento González 28

29 E: cambio de energía interna E: E final - E inicial E: -P x V Si solo aplicamos trabajo entonces en un proceso adiabático E: w Si w E positivo: alrededores realizan trabajo en el sistema E negativo: el sistema realiza trabajo sobre los alrededores 29

30 Procesos no adiabáticos (diatérmico): calor Pared diatérmica: permite intercambio térmico Cuerpo mas caliente T inicial Energía térmica En un proceso, la energía que entra o sale del sistema por intercambio térmico se llama calor, q En un proceso, la energía que entra o sale del sistema por medios mecánicos se llama trabajo, w E: q E: w 30

31 E: w + q E: Energía transferida al sistema H = E + P x V H = q p 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 q p 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

32 E: w + q E: w E: -P V+q Si w es solo de expansión Intercambio de calor en función del calor específico: Calorimetría Intercambio de calor en función de la capacidad calorífica: Q m c ( Tf Ti) Q C ( T T ) f i H: mezcla, fusión, evaporación, formación, combustión y reacción Ley se Hess o o H Suma de np H f ( T ; productos ) Suma de nr H f ( T ; reac tan tes) 32

33 Calcule la entalpía de formación del pentaborato-9 (B 5 H 9 ) si la combustión completa de 2 moles libera 9 036,6 KJ. 2 B 5 H 9 (l) + 12 O 2 (g) 5 B 2 O H 2 O(l) Especie BsH 9 (l) B 2 O 3 (s) O (g) H 2 O(l) Hºf (KJ / mol) Sº (J / K mol)? ?

34 2 B 5 H 9 (l) + 12 O 2 (g) 5 B 2 O H 2 O(l) Especie BsH 9 (l) B 2 O 3 (s) O (g) H 2 O(l) Hºf (KJ / mol) Sº (J / K mol)? ? El El o H f o reacción del O 2 (g) es cero por definición. = KJ (negativo porque se libera energía) o o H Suma de np H f ( T ; productos ) Suma de nr H f ( T ; reac tan tes) ,6 KJ = (5 mol) (-1263,6 KJ) + (9 mol) (-285,8 KJ) (2 mol) o H f B 5 H 9 (l) (12 mol) (0) ,6 KJ = KJ 2 572,2 KJ (2 mol) o H f B 5 H 9 (l) 146,4 KJ = (2 mol) o H f B 5 H 9 (l) 73,2 KJ/mol = o H f B 5 H 9 (l) 34

35 Estudiar Apéndice 6.1 Sobre la presión 35