PUCPR PONCE Enero 2011

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El mundo submicroscópico: los átomos y las moléculas. El mundo macroscópico: los gramos. Masa atómica es la masa de un átomo en unidades de masa atómica (uma). Por definición: 1 átomo 12 C pesa 12 uma En esta escala 1 H = 1.008 uma 16 O = 16.00 uma 3.1

Masa atómica promedio El litio natural es : Isótopo Masa(uma) % Abund. Abund.fraccional 6 Li 6.015 7.42 0.0742 7 Li 7.016 92.58 0.9258 Masa atómica promedio del litio: (6.015 uma x 0.0742)+ (7.016 uma x 0. 9258) = 6.941 uma 3.1

Masa atómica promedio (6.941)

El mol (mol) es la cantidad de sustancia que contiene tantas unidades elementales como hay en exactamente 12.00g de 12 C 1 mol = N A = 6.0221367 x 10 23 Número de Avogadro (N A ) 3.2

Masa molar es la masa de 1 mol de lápices zapatos átomos en gramos 1 mol átomos 12 C = 6.022 x 10 23 átomos = 12.00 g 1 átomo 12 C = 12.00 uma (por definición) 1 mol átomos de 12 C = 12.00 g 12 C 1 mol átomos de litio = 6.941 g of Li Para cualquier elemento masa atómica (en uma) = masa molar (en gramos) 3.2

Cuántos átomos hay en 0.551g de potasio (K)? 1 mol K = 39.10 g K 1 mol K = 6.022 x 10 23 átomos K 0.551 g K x 1 mol K 39.10 g K x 6.022 x 1023 átomos K = 1 mol K 8.49 x 10 21 átomos K 3.2

Masa molecular es la suma de las masas atómicas (en uma) en una molecula. SO 2 1S 2O SO 2 32.07 amu + 2 x 16.00 amu 64.07 amu Para cualquier molécula masa molecular (uma) = masa molar (gramos) 1 molécula SO 2 = 64.07 uma 1 mol SO 2 = 64.07 g SO 2 3.3

Masa fórmula es la suma de las masas atómicas (en uma) en una unidad fórmula de un compuesto Iónico. NaCl 1Na 1Cl NaCl 22.99 uma + 35.45 uma 58.44 uma Para cualquier compuesto iónico masa fórmula (uma) = masa molar (gramos) 1 unidad fórmula NaCl = 58.44 uma 1 mol NaCl = 58.44 g NaCl 3.3

Porciento de composición de un elemento en un compuesto = n x masa molar del elemento x 100% masa molar del compuesto n es el número de moles del elemento en 1 mol del compuesto (subscritos de la fórmula) C 2 H 6 O 2 x (12.01 g) %C = 46.07 g 6 x (1.008 g) %H = 46.07 g 1 x (16.00 g) %O = 46.07 g x 100% = 52.14% x 100% = 13.13% x 100% = 34.73% 52.14% + 13.13% + 34.73% = 100.0% 3.5

Determine la fórmula empírica de un compuesto que tiene la siguiente composición porcentual por masa K 24.75%, Mn 34.77%, O 40.51% Presumir 100g del compuesto n K = 24.75 g K x n Mn = 34.77 g Mn x n O = 40.51 g O x 1 mol K 39.10 g K = 0.6330 mol K 1 mol Mn = 0.6329 mol Mn 54.94 g Mn 1 mol O 16.00 g O = 2.532 mol O n K = 0.6330, n Mn = 0.6329, n O = 2.532 0.6330 K : ~ 1.0 0.6329 Mn : 0.6329 0.6329 = 1.0 2.532 O : ~ 4.0 0.6329 KMnO 4

Cómo se leen las ecuaciones químicas? 2 Mg + O 2 2 MgO 2 átomos de Mg + 1 molécula de O 2 forman 2 unidades fórmula de MgO 2 moles Mg + 1 mol O 2 forman 2 moles MgO 48.6 gramos Mg + 32.0 gramos O 2 forman 80.6 g MgO NO ES 2 g Mg + 1 g O 2 forman 2 g MgO 3.7

Cómo balancear ecuaciones? Si se conoce las identidades (fórmulas) de los reactivos y productos de determinada reacción química, uno puede escribir la ecuación química. Metano(CH 4 ) se quema en presencia de oxígeno para producir bióxido de carbono y vapor de agua Nota Histórica: Antoine Lavoisier realizó muchos estudios importantes sobre reacciones de combustión. Es considerado el padre la química moderna ya que efectuaba experimentos cuidadosamente controlados y empleaba mediciones cuantitativas. 1788

CH 4 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O(g) Noten que en todas las ecuaciones que hemos visto, se escribe una letra entre paréntesis para denotar el estado en que se encuentra el reactivo o producto. (g) gaseoso;(l) líquido;(s) sólido; (ac) acuoso También es común anotar sobre la flecha condiciones como temperatura o presión en las que se efectúa la reacción. El símbolo es utilizado para indicar la adición de calor. Dado que la materia ni se crea ni se destruye, en cada lado de la ecuación química tiene que haber igual número de cada clase de átomos presentes.

CH 4 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O(g) CH 4 (g) + 2O 2 (g) CO 2 (g) + 2H 2 O(g) (antes de balancear) 1 átomo de carbono 4 átomos de hidrógeno 2 átomos de oxígeno (antes de balancear) 1 átomo de carbono 2 átomos de hidrógeno 3 átomos de oxígeno (después de balancear) 1 átomo de carbono 4 átomos de hidrógeno 4 átomos de oxígeno (después de balancear) 1 átomo de carbono 4 átomos de hidrógeno 4 átomos de oxígeno

Subíndice vs. Coeficiente Los subíndices nos dicen la cantidad de átomos de un elemento que hay presente en determinada fórmula molecular. Al balancear una ecuación, LOS SUBINDICES NO SE PUEDEN CAMBIAR O 2 oxígeno O 3 oxono H 2 O agua H 2 O 2 agua oxigenada SO 2 dióxido de azufre SO 3 trióxido de azufre C 2 H 6 etano C 2 H 4 eteno C 2 H 2 -etino Los coeficientes se pueden cambiar para balancear las ecuaciones químicas ya que no estamos alterando la identidad química de una sustancia como lo sería cambiar un subíndice.

Tanteemos, pues Na(s) + H 2 O(l) NaOH(ac) + H 2 (g) Fe(s) + O 2 (g) Fe 2 O 3 (s) C 2 H 4 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O(g)

Tanteemos, pues Al(s) + HCl(ac) AlCl 3 (ac) + H 2 (g) Al 4 C 3 (s)+ H 2 O(l) Al(OH) 3 (s)+ CH 4 (g) P 2 O 5 (s) + H 2 O(l) H 3 PO 4 (ac)

Cantidades de reactivos y productos 1. Escriba la ecuación química balanceada 2. Convierta las cantidades conocidas a moles 3. Use los coeficientes para calcular el número de moles de la sustancia que desea 4. Convierta los moles en las unidades deseadas 3.8

El metanol se quema en aire acorde a la ecuación 2CH 3 OH + 3O 2 2CO 2 + 4H 2 O Si 209 g de metanol se usan en esta combustión, Cúanta masa de agua se produce? g CH 3 OH mol CH 3 OH mol H 2 O g H 2 O masa molar coeficientes masa molar CH 3 OH ecuación química H 2 O 209 g CH 3 OH 1 mol CH 3 OH x 32.0 g CH 3 OH x 4 mol H 2 O 2 mol CH 3 OH 18.0 g H 2 O x = 1 mol H 2 O 235 g H 2 O 3.8

Reactivo limitante 2NO + 2O 2 2NO 2 NO es el reactivo limitante O 2 es el reactivo en exceso 3.9

Entiende usted los reactivos limitantes? En un proceso, 124 g de Al reaccionan con 601 g of Fe 2 O 3 2Al + Fe 2 O 3 Al 2 O 3 + 2Fe Calcule la masa de Al 2 O 3 que se puede formar. g Al mol Al mol Fe 2 O 3 necesarios OR g Fe 2 O 3 mol Fe 2 O 3 mol Al necesarios 124 g Al x 1 mol Al 27.0 g Al x 1 mol Fe 2 O 3 2 mol Al g Fe 2 O 3 necesarios g Al necesarios 160. g Fe 2 O x 3 = 367 g Fe 1 mol Fe 2 O 2 O 3 3 Si empiezo con 124 g Al Necesito 367 g Fe 2 O 3 Como tengo 601g Fe 2 O 3 entonces Al es el reactivo limitante 3.9

Use el reactivo limitante para conocer la cantidad de producto que se puede formar. g Al mol Al mol Al 2 O 3 g Al 2 O 3 2Al + Fe 2 O 3 Al 2 O 3 + 2Fe 124 g Al x 1 mol Al 1 mol Al 2 O 3 102. g Al x 2 O x 3 = 234 g Al 2 O 27.0 g Al 2 mol Al 1 mol Al 3 2 O 3 3.9

Porciento de rendimiento Rendimiento teórico es la cantidad que se puede formar si todo el reactivo limitante reacciona. Rendimiento actual o real es la cantidad de producto que realmente se obtuvo en la reacción % rendimiento = Rendimiento actual Rendimiento teórico x 100 3.10