Estequiometría -Mol - Masa

Transcripción

1 Estequiometría -Mol - Masa 3.1: Mol 3.2: Determinación de la Formula de un compuesto 3.3: Plantear y Balancear Ecuaciones Químicas 3.4: Calcular la cantidad de reactantes y productos 3.5: Fundamentos de estequiometría de soluciones

2 MOL El termino mol se deriva de su definición: La cantidad de substancia que contiene tantas partículas elementales (átomos, moléculas, iones, o cualquier otras) como la cantidad de átomos que hay en exactamente 12 gramos de carbono 12 ( 12 C). 1 Mol = x partículas (átomos, moléculas, iones, electrones) = N A partículas

3 Numero de Avogadro (N A ) N A = x = # de partículas (átomos, moléculas, iones, electrones) en una mol de algún elemento o compuesto.

4 Conteo de objetos de masa relativa fija 12 canicas 7g c/u = 84g 12 canicas 4e c/u = 48e 55.85g Fe = x átomos Fe 32.07g S = x átomos S

5 Relaciones de Masa y Moles en Elementos Elemento Masa Atómica Masa Molar Numero de Átomos 1 átomo de H = amu 1 mol de H = g = x átomos 1 átomo de Fe = amu 1 mol de Fe = g = x atomos 1 átomo de S = amu 1 mol de S = g = átomos 1 átomo de O = amu 1 mol of O = g = átomos Masa molecular: 1 molécula of O 2 = amu 1 mol of O 2 = g = moléculas 1 molécula of S 8 = amu 1 mol of S 8 = g = moléculas

6 Mol - Masa en Elementos Elemento Masa Atómica Masa Molar Numero de Átomos 1 átomo de H = amu 1 mol de H = g = x átomos 1 átomo de Fe = amu 1 mol de Fe = g = x átomos 1 átomo de S = amu 1 mol de S = g = x átomos 1 átomo de O = amu 1 mol de O = g = x átomos Masa molecular: 1 molécula de O 2 = x 2 = amu 1 mol de O 2 = g = x moléculas 1 molécula de S 8 = x 8 = amu 1 mol de S 8 = g = x moléculas

7 Masa Molecular Masa Molar ( M ) La Masa Molecular de un compuesto expresada en amu es numéricamente lo mismo que la masa de una mol del compuesto expresada en gramos, llamada su masa molar. Para agua: H 2 O Masa molecular = (2 x masa atómica del H ) + masa atómica del O = 2 ( amu) + amu = amu Masa de una molécula de agua = amu Masa molar = ( 2 x masa molar del H ) + (1 x masa molar del O) = 2 ( g ) + g = g g H 2 O = x moléculas de agua = 1 mol de H 2 O

8 Molecular Mass - Molar Mass ( M ) La masa molecular de un compuesto expresada en amu es numéricamente lo mismo que la masa de una mol del compuesto expresada en gramos, llamada su masa molar. Para agua: H 2 O Masa molecular = (2 x masa atómica del H ) + masa atómica del O = 2 ( amu) amu = amu Masa de una molécula de agua = amu Masa molar = ( 2 x masa molar del H ) + (1 x masa molar del O) = 2 ( g ) g = g g H 2 O = x moléculas de agua = 1 mol de H 2 O

9 Una mol de 3 sustancias comunes CaCO g Oxigeno g Cobre g Agua g (El volumen de este globo en realidad no es tan grande. Se necesitan de ~10 a20 litros, dependiendo de la presion interna

10 Calculando el Numero de Moles y Átomos de la Masa dada de un Elemento Problema: Tungsteno (W) es el elemento usado como filamento en los focos, y tiene el mas alto punto de fusión que cualquier otro elemento 3680 o C. Cuantas moles de tungsteno y átomos del elemento hay en 35.0 mg de muestra del metal? Plan: Convertir de masa a moles dividiendo la masa por el peso atómico del metal, después calcular el numero de átomos multiplicando por el Numero de Avogadro! Solución: Convertir de masa de W a moles: Moles de W = 35.0 mg W x 1 mol W = mol g W 1.90 x 10-4 mol x 10 NO. de átomos de W = 1.90 x 10-4 mol W x 23 atoms = 1 mole of W = 1.15 x átomos de Tungsteno

11 Calcular el numero de moles y de unidades Formula de una masa dada de un compuesto. Problema: Fosfato de trisodio es un componente de algunos detergentes. Cuantas moles y unidades formula hay en una muestra de 38.6 g? Plan: Necesitamos determinar la formula y la masa molecular de las masas atómica de cada elemento multiplicando por los coeficientes. Solución: La formula es Na 3 PO 4. Primero calcular la masa molar: M = Convertir de masa a moles: # de Unidades formula=

12 Calcular el numero de moles y de unidades Formula de una masa dada de un compuesto. Problema: Fosfato de trisodio es un componente de algunos detergentes. Cuantas moles y unidades formula hay en una muestra de 38.6 g? Plan: Necesitamos determinar la formula y la masa molecular de las masas atómica de cada elemento multiplicando por los coeficientes. Solución: La formula es Na 3 PO 4. Primero calcular la masa molar: M = 3x Sodio + 1 x Fosforo = 4 x Oxigeno = = 3 x g/mol + 1 x g/mol + 4 x g/mol = g/mol g/mol g/mol = g/mol Convertir de masa a moles: Moles Na 3 PO 4 = 38.6 g Na 3 PO 4 x (1 mol Na 3 PO 4 ) g Na 3 PO 4 = mol Na 3 PO 4 Unidades formula = mol Na 3 PO 4 x x unidades formula 1 mol Na 3 PO 4 = 1.46 x unidades formula

13 Secuencia para el calculo del Porcentaje de Masa Moles de X en un mol de Compuesto Masa (g) de X en una mol de compuesto Fracción de masa de X Multiplicar por M (g / mol of X) Dividir por la masa (g) de una mol de compuesto Multiplicar por 100 % % de Mass de X

14 Calcular el Porcentaje de Masa y las Masas de los Elementos en una muestra de un Compuesto Problema: Sucrosa (C 12 H 22 O 11 ) es la azúcar común de mesa. (a) Cual es el por ciento de masa de cada elemento en la sucrosa? ( b) Cuantos gramos de carbón hay en g de sucrosa? (a) Determinar los por cientos de masa de cada elemento: masa of C por mol de sucrosa = masa of H / mol = masa of O / mol = masa total por mol = Encontrar la fracción de masa de C en la Sucrosa & % C : Fracción de masa de C = masa de C por mol = = Encontrar el % de masa de C = masa de 1 mol de sucrosa

15 Calcular el Porcentaje de Masa y las Masas de los Elementos en una muestra de un Compuesto Problema: Sucrosa (C 12 H 22 O 11 ) es la común azúcar de mesa. (a) Cual es el por ciento de masa de cada elemento en la sucrosa? ( b) Cuantos gramos de carbón hay en g de sucrosa? (a) Determinar los por cientos de masa de cada elemento: masa of C por mol de sucrosa = 12 x g C/mol = g C/mol masa of H / mol = 22 x g H/mol = g H/mol masa of O / mol = 11 x g O/mol = g O/mol masa total por mol = g/mol Encontrar la fracción de masa de C en la Sucrosa (% C) : Fracción de masa de C = masa de C por mol = g C/mol masa de 1 mol de sucrosa g Cpd/mol = Encontrar el % de masa de C = x 100% = 42.10%

16 Calcular el Porcentaje de Masa y las Masas de los Elementos en una muestra de un Compuesto (a) continua % Masa de H = mol H x M of H x 100% = masa de 1 mol sucrosa % Masa de O = mol O x M of O x 100% = masa of 1 mol sucrosa (b) Determinar la masa del carbón : Masa (g) de C = masa de sucrosa x (fracción de masa de C en sucrosa) Masa (g) de C =

17 Calcular el Porcentaje de Masa y las Masas de los Elementos en una muestra de un Compuesto (a) continua % Masa de H = mol H x M of H x 100% = 22 x g H x 100% masa de 1 mol sucrosa g = 6.479% H % Masa de O = mol O x M of O x 100% = 11 x g O x 100% masa de 1 mol sucrosa g = % O (b) Determinar la masa del carbón: Masa (g) de C = masa de sucrosa x (fracción de masa de C en sucrosa) Masa (g) de C = g sucrosa x g C = g C 1 g sucrosa

18 Calcular M y % de cada elemento en NH 4 NO 3. 2 mol N x 4 mol H x 3 mol O x Masa molar = M = %N = 28.02g N 2 x 100% = 35.00% 80.05g %H = 4.032g H 2 x 100% = 5.037% 80.05g %O = x 100% = 59.96% 48.00g O g %

19 Calcular M y % de cada elemento en NH 4 NO 3. 2 mol N x g/mol = g N 4 mol H x g/mol = g H 3 mol O x g/mol = g O g/mol %N = 28.02g N 2 x 100% = 35.00% 80.05g %H = 4.032g H 2 x 100% = 5.037% 80.05g %O = 48.00g O 2 x 100% = 59.96% 80.05g %

20 Calcular el porcentaje de cada elemento en Acido Sulfúrico H 2 SO 4 Masa Molar de Acido Sulfúrico = 2(1.008g) + 1(32.07g) + 4(16.00g) = g/mol %H = 2(1.008g H 2 ) x 100% = 2.06% H 98.09g %S = 1(32.07g S) x 100% = 32.69% S 98.09g %O = 4(16.00g O) x 100% = 65.25% O g Total = %

21 Formulas Empíricas y Moleculares Formula Empírica Es la formula mas simple de un compuesto que corresponde con el análisis químico elemental! El mas simple arreglo del numero total de átomos. Formula Molecular La formula del compuesto tal y como existe, puede ser un múltiplo de la Formula Empírica.

22 Algunos ejemplos de Compuestos con las mismas proporciones Elementales Formula Empírica Formula Molecular CH 2 (Hidrocarburos no saturados) C 2 H 4, C 3 H 6, C 4 H 8 OH o HO H 2 O 2 S S 8 P P 4 Cl Cl 2 CH 2 O (carbohidratos) C 6 H 12 O 6

23 Pasos para Determinar las Formulas Empíricas Masa (g) del Elemento Moles del Elemento M (g/mol ) Usar no. de moles como subíndices. Formula Preliminar Formula Empirica Cambio a subíndices enteros: div. el menor, conv. a numero # total

24 Determinar la Formula Empírica a partir de Masas de Elementos - I Problema: El análisis elemental de una muestra de compuesto da los Siguientes resultados: 5.677g Na, g Cr, y g O. Cual es la formula empírica y el nombre del compuesto? Plan: Primero convertimos de masa de elementos a moles de elementos usando las masas molares. Después construimos una formula preliminar y nombre del compuesto. Solución: Encontrar el numero de moles de los elementos: Moles of Na = Moles of Cr = Moles of O =

25 Determinar la Formula Empírica a partir de Masas de Elementos - I Problema: El análisis elemental de una muestra de compuesto da los Siguientes resultados: 5.677g Na, g Cr, y g O. Cual es la formula empírica y el nombre del compuesto? Plan: Primero convertimos de masa de elementos a moles de elementos usando las masas molares. Después construimos una formula preliminar y nombre del compuesto. Solución: Encontrar el numero de moles de los elementos: Moles of Na = g Na x 1 mol Na = mol Na g Na Moles of Cr = g Cr x 1 mol Cr = mol Cr g Cr Moles of O = g O x 1 mol O = mol O g O

26 Determinar la Formula Empírica a partir de Masas de Elementos - II Construir la formula preliminar : Na Cr O Convertir a subíndices enteros dividiendo a todos los subíndices por El subíndice mas pequeño Na 1.99 Cr 1.00 O 4.02 Redondear los resultados a números enteros: Na 2 CrO 4 Cromato de Sodio

27 Determinar la Formula Molecular a partir de la Composición química elemental y Masa Molar - I Problema: La fuente de energía en células del cuerpo proviene de la combustión de la Glucosa (M = g/mol), su análisis químico muestra que contiene % en masa de C, % de H y % de O. (a) Determinarla formula empírica de la glucosa. (b) Determinar la formula molecular. Plan: Lo único que tenemos es % de masas, no tenemos peso del compuesto, por lo tanto: asumiremos 100g del compuesto, el % se convierte a gramos así como se hizo previamente con las masas de los elementos. Solución: Masa Carbón = 40.00% x 100g/100% = g C Masa Hidrogeno = 6.719% x 100g/100% = 6.719g H Masa Oxigeno = 53.27% x 100g/100% = g O g Cpd

28 Determinar la Formula Molecular a partir de la Composición química elemental y Masa Molar -II Conversión de Gramos de Elementos a moles: Moles de C = Masa de C x 1 mole C = moles C g C Moles de H = Masa de H x 1 mol H = moles H g H Moles de O = Masa de O x 1 mol O = moles O g O Formula preliminar: C 3.33 H 6.67 O 3.33 La conversión de los subíndices a enteros. Se realiza dividiendo Todos los subíndices por el mas pequeño: C 3.33/3.32 H / 3.32 O 3.33 / 3.32 = CH 2 O

29 Determinar la formula molecular a partir de la Composición Elemental y Masa Molar - III (b) Determinación de la Formula Molecular : El peso formula gramo de la formula empírica es: 1 x C + 2 x H + 1 x O = 1 x x x = g/mol Números enteros múltiplos = Masa de la Glucosa = Masa de la formula empírica = = = Finalmente la formula molecular es :

30 Determining the Molecular Formula from Elemental Composition and Molar Mass - III (b) Determinación de la Formula Molecular : El peso formula gramo de la formula empírica es: 1 x C + 2 x H + 1 x O = 1 x x x = g/mol Números enteros múltiplos = Masa de la Glucosa = Masa de la formula empírica = = 6.00 = Finalmente la formula molecular es : C 1 x 6 H 2 x 6 O 1 x 6 = C 6 H 12 O 6

31 La adrenalina es un compuesto muy importante en el cuerpo - I Análisis : C = 56.8 % H = 6.50 % O = 28.4 % N = 8.28 % Calculo de la formula Empírica!

32 Adrenalina - II Se Asumen 100g! C = H = O = N = Dividir por el subíndice mas pequeño (0.591) => C = H = O = N =

33 Adrenalina - II Se Asumen 100g! C = 56.8 g C/(12.01 g C/ mol C) = 4.73 mol C H = 6.50 g H/( g H / mol H) = 6.45 mol H O = 28.4 g O/(16.00 g O/ mol O) = 1.78 mol O N = 8.28 g N/(14.01 g N/ mol N) = mol N Dividir por el subíndice mas pequeño (0.591) => C = 8.00 mol C = 8.0 mol C or H = 10.9 mol H = 11.0 mol H O = 3.01 mol O = 3.0 mol O C 8 H 11 O 3 N N = 1.00 mol N = 1.0 mol N

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