XAVIER HAROGRUPO: S1N

UNIDAD 3

MASA ATMICA: Es la suma de sus protones y neutrones

MASA MOLECULAR: Se calcula sumando las masas atmicas de los elementos que componen la molcula

MOL: Un mol es la cantidad de materia que contiene 6,02 x 1023 partculas elementales

HIPTESIS DE AVOGADRO

NMERO DE AVOGADRO

Un mol es definido como el nmero de tomos de carbono en 12 gramos de un istopo de carbn-12, el cual es 602,2 sextillones (6,022 por 10 a la potencia 23) de tomos. Este nmero es llamado nmero de Avogadro o constante de Avogadro.

CALCULAR LA MASA MOLAR DE UN COMPUESTO

Encuentra la frmula qumica para el compuesto: Este es el nmero de tomos de cada elemento que forma el compuesto.

Encuentra la masa molar de cada elemento del compuesto: Multiplica la masa atmica del elemento por la constante de la masa por el nmero de tomos de ese elemento en el compuesto.

Suma las masas molares de cada elemento en el compuesto: Esto determina la masa molar de cada compuesto.

PASOS PARA CALCULAR MOLES

1. Identifica el compuesto o elemento que debas convertir a moles.

2. Encuentra el elemento en la tabla peridica.

3. Anota el peso atmico del elemento.

4. Multiplica el nmero de gramos del elemento/compuesto por la fraccin 1/masa molar.

5. Divide ese nmero por la masa molar.

COMPOSICIN PORCENTUAL

Calcule la composicin porcentual Ni2(CO3)3 (carbonato de Nquel III)

1) Calculamos la masa molar del compuesto

2) Calculamos el porcentaje de cada elemento.

FRMULA EMPRICA Y MOLECULAR

A partir de la composicin porcentual de un compuesto, podemos calcular la frmula emprica y la molecular de dicho compuesto.

Cul es su frmula emprica?Cul es su frmula molecular?

PASO 1: Tomar como base 100 g del compuesto, lo cual nos permite expresar los porcentajes como gramos.

PASO 2: Convertir los gramos a moles.

PASO 3: Dividir cada valor obtenido en el paso 2 entre el menor de ellos. Si los nmeros obtenidos son enteros, usarlos como subndices para escribir la frmula emprica. Si los valores no son enteros , se deben multiplicar por el entero ms pequeo que de por resultado otro entero.

PASO 4: Obtener la masa molar de la frmula emprica y dividir, la masa real proporcionada como dato del problema entre la masa molar de la frmula emprica. El resultado debe ser entero o muy cercano a un entero. Este nmero conocido "n" (unidades de frmula emprica) se multiplica por los subndices de la frmula emprica para obtener la frmula molecular.

EJERCICIOS

Un compuesto contiene un 3,66 % de hidrgeno, un 37,78 % de fsforo y el resto de oxgeno. Determina la frmula Emprica y molecular con una K=4

60 gramos de un compuesto contienen 14,84 gramos de potasio, 20,86 gramos de manganeso y el resto de oxgeno. Determina la frmula emprica.

250 gramos de un compuesto contienen 174,85 gramos de hierro y 75,15 g de oxgeno. Determina la frmula emprica y la molecular si tiene una masa molar de 480 g/mol

REACCIONES QUMICAS

Es la unin de dos o ms sustancias para formar otras con propiedades diferentes.

TIPOS DE REACCIONES QUMICAS

EJERCICIO: Identifique que tipo de reaccin son los siguientes ejemplos:

2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)

______________________

Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu

______________________

2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl(s)

______________________

NaOH + HCl NaCl + H2O

______________________

BALANCEO DE ECUACIONES QUMICAS

Una reaccin qumica es la manifestacin de un cambio en la materia y la representacin de un fenmeno qumico. A su expresin escrita se le da el nombre de ecuacin qumica, en la cual se expresa los reactivos a la izquierda y los productos de la reaccin a la derecha, ambos separados por una flecha.

MTODO TANTEO

El mtodo de tanteo, se utiliza principalmente para buscar el equilibrio de una reaccin qumica de una manera rpida, en ecuaciones sencillas y completas, de tal forma que dicho procedimiento no retrase el proceso principal por el cual se requiera dicho balanceo.

EJERCICIOS

Fe + H BrFe Br3+ H2

Fe + HClFeCl3+ H2

FeCl3+ NH4OHFe(OH)3+ NH4Cl

H2+ O2H2OH2

HNO3N2O5+ H2O

MTODO ALGEBRAICO

Este mtodo es un proceso matemtico que consistente en asignar literales a cada una de las especies , crear ecuaciones en funcin de los tomos y al resolver las ecuaciones, determinar el valor de los coeficientes. Ecuacin a balancear:

FeS + O2 Fe2O3 + SO2

Los pasos a seguir son los siguientes:

1. Escribir una letra, empezando por A, sobre las especies de la ecuacin:

2. Escribir los elementos y para cada uno de ellos establecer cuntos hay en reactivos y en productos, con respecto a la variable. Por ejemplo hay un Fe en reactivos y dos en productos, pero en funcin de las literales donde se localizan las especies (A y C) se establece la ecuacin A = 2C .

El smbolo produce ( ) equivale al signo igual a (=).

Fe A = 2C

S A = D

O 2B = 3C + 2D

3. Utilizando esas ecuaciones, dar un valor a cualquier letra que nos permita resolver una ecuacin (obtener el valor de una literal o variable) y obtener despus el valor de las dems variables.

Fe A = 2CS C =2A= D 2B = 3C + 2D S A = D A= 2C D = 4 2B = (3)(2) + (2)(4) O 2B = 3C + 2D A= 2(2) 2B = 14

A = 4 B = 14/2 B = 7

4. Asignar a cada una de las especies el valor encontrado para cada una de las variables:

A

B

C

D

4 FeS

+

7 O2

2Fe2O3

+

4SO2

MTODO REDOX

Los procesos de oxidacin y reduccin suceden simultneamente y nunca de manera aislada, por lo que se denominan reacciones redox.

Paso 1. Asignar el nmero de oxidacin de todos los elementos presentes en la reaccin y reconocer los elementos que se oxidan y reducen.

Nota: Todo elemento libre tiene nmero de oxidacin cero.

Paso 2. Escribir las semirreacciones de oxidacin y reduccin con los electrones de intercambio.

Paso 3. Balancear el nmero de tomos en ambos lados de las semirreacciones. En este caso estn balanceados:

Paso 4. Igualar el nmero de electrones ganados y cedidos:

Nota: El nmero de electrones ganados debe ser igual al nmero de electrones cedidos.

Paso 5. Colocar los coeficientes encontrados en la ecuacin original donde se verific el cambio del nmero de oxidacin:

Paso 6. Completar el balanceo ajustando el nmero de tomos en ambos lados de la reaccin por tanteo

OBSERVACIONES:

Observacin 1: Cuando los coeficientes calculados, no igualan la ecuacin es recomendable duplicarlos.

Observacin 2: Cuando hay dos o ms oxidaciones o reducciones, se pueden sumar las oxidaciones y reducciones para igualar la ecuacin.

Observacin 3: Cuando en una misma molcula, un tomo se oxida y otro se reduce para obtener el coeficiente de oxidacin y reduccin se hace una resta

Observacin 4: En los perxidos la valencia del oxgeno es - 1

EJERCICIO

Resolver utilizando los mtodos aprendidos

a) Fe2O3 + CO CO2 + Fe

b) HNO3 + Sn0 SnO2 + NO + H2O

c) Na2S2O3 + H2O2 Na2SO4 + H2SO4 + H2O

d) K2CrO4 + H2SO4 + H2O2 Cr2(SO4)3 + K2SO4+H2O+O2

ESTEQUIOMETRA

La estequiometria es el rea de la qumica que estudia la relacin entre las molculas de reactantes y productos dentro de una reaccin qumica.

LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS

(Louis Joseph Proust 1754-1826).En la formacin de un compuesto, la proporcin de elemento que se combina con una masa definida de otro elemento, ser siempre la misma, es decir, cada compuesto qumico, contiene siempre los mismos elementos unidos en idnticas proporciones.

EJERCICIO

Si 72 g de magnesio se combinan exactamente con 48 g de oxgeno para formar xido de magnesio, cuntos gramos de xido se habrn formado? A partir de 6 g de magnesio, cuntos gramos de oxgeno se combinarn? Cunto es la proporcin de las masas

Sabiendo que el amoniaco contiene el 82,3 de nitrgeno y el 17,7 de hidrgeno, cunto amoniaco podremos obtener si disponemos de 8,5 g de nitrgeno cuntos gramos de hidrgeno se deben combinar? Cunto es la proporcin de las masas

Al analizar qumicamente 2,5 g de un compuesto, se ha observado que en el mismo se encuentran 0,9 g de calcio y 1,6 de cloro. Cunto es la proporcin definida

Hacemos reaccionar en el laboratorio 12 g azufre y 21 g de hierro para formar sulfuro ferroso (FeS). a) Qu cantidad de FeS obtendremos? b) Cunto es la proporcin definida

LEY DE LAS PROPORCIONES MLTIPLES

(Jonh Dalton). "Las cantidades variables de un mismo elemento que se combinan con una cantidad fija de otro para formar dos o ms compuestos distintos, se encuentran en una relacin numrica sencilla".

REACTIVO LIMITANTE Y REACTIVO EN EXCESO

El reactivo limitante es aquel que limita la reaccin. Es decir: una vez que este reactivo se acaba, termina la reaccin. El reactivo que sobra se llama reactivo excedente. Por lo tanto, la cantidad de producto que se forme depende de la cantidad de reactivo limitante. Este depende de la reaccin y es distinto para cada una de ellas.

EJERCICIOS

1. Indicar cuntos reactivos se necesitan para formar 6 productos de c/uno

a) 2 NaCl 2 Na + 1 Cl2

b) 1 NaNO3 + 1 KCl 1 NaCl + 1 KNO3

c) 1 Na2CO3 + 1 H2O + 1 CO2 2 NaHCO3

d) 1 CuFeS2 + 3 O2 2 SO2 + 1 CuO + 1 FeO

2. Indicar cuntos productos se forman y cuntos sobrantes quedan en cada caso

2 NaCl 2 Na + 1 Cl2

9 NaCl

1 NaNO3 + 1 KCl 1 NaCl + 1 KNO3

3 NaNO3 + 7 KCl

1 Na2CO3 + 1 H2O + 1 CO2 2 NaHCO3

12 Na2CO3 + 15 H2O + 9 CO2

1 CuFeS2 + 3 O2 2 SO2 + 1 CuO + 1 FeO

8 CuFeS2 + 16 O2

REACTIVO LIMITANTE Y EN EXCESO

Pasos:

1. Igualar la ecuacin

2. Calcular UMA

3. Calcular moles

4. Dividir los moles obtenidos para el coeficiente molar

EJERCICIOS

1. Teniendo la reaccin 2NH3 + CO2 = (NH2)2CO + H2O, si tengo 637,2 gramos de amonaco y 1142 gramos de dixido de carbono, que reaccionarn para formar urea cul ser el reactivo limitante y cul el reactivo en exceso?

2. El cloruro de calcio se forma a partir de cido clorhdrico y carbonato de calcio segn la siguiente reaccin:2 HCl + CaCO3 CaCl2 + CO2 + H2O, Si hacemos reaccionar 300 g del cido con 500 g de la sal, Cul es la sustancia que acta como reactivo limitante?

3. Para obtener amonaco, utilizado ampliamente como fertilizante, se deben colocar en un tanque cerrado nitruro de aluminio (AlN) y agua. La reaccin de formacin es la siguiente: AlN + 3 H2O NH3 + Al(OH)3 , Si se colocaron 100 Kg. de AlN y 100 Kg. de agua, Qu masa, en kilogramos, de NH3 se produjo? Indicar cul es el reactivo limitante y el reactivo en exceso. Cuntos kilogramos quedaron sin reaccionar del reactivo en exceso?

PORCENTAJE DE RENDIMIENTO

Sirve para determinar la eficiencia de una reaccin especfica. Se obtiene del:

Rendimiento experimental (real) x 100

Rendimiento terico

PASOS PARA CALCULAR PORCENTAJE DE RENDIMIENTO

1. Balancear la reaccin

2. Convertir a moles todas las cantidades

3. Determinar el reactivo limitante

4. Calcular el rendimiento terico

5. Identificar el rendimiento experimental

6. Calcular el porcentaje de rendimiento

EJERCICIO

La reaccin de 6.8 g de H2S con exceso de SO2, segn la siguiente reaccin, produce 8.2 g de S. Cual es el rendimiento?(Pesos Atmicos: H = 1.008, S = 32.06, O = 16.00).

% PUREZA

Algunas reacciones trabajan con sustancias puras, lo que quiere decir que hay que eliminar las impurezas sobretodo cuando se trata de sustancias minerales.

La cantidad sustancia pura (SP) de una sustancia impura (SI) se puede calcular de la siguiente manera:

SP = (SI x %Pureza)/100

UNIDAD 4

GAS IDEAL

Es aquel que cumple exactamente con las leyes establecidas para los gases, es decir, un gas donde no hay fuerzas de atraccin o repulsin entre las molculas y el cual el volumen real de las molculas es insignificante.

LEYES DE LOS GASES

Las principales leyes que rigen el estado gaseoso son:

a) Ley de Boyle Mariotte

b) Ley de Jacques Charles I y II

c) Ley de Gay Lussac

d) Ley Combinada Ecuacin general

e) Ley de Dalton

En las leyes de los gases intervienen 3 factores importantes que son: la presin, el volumen y la temperatura, por lo tanto se usarn las siguientes medidas

Presin (P)

1 atm = 760 torr o 760 mm Hg

1 atm = 14,7 libras/pulgada2 o 14,7 psi

1 atm = 1,033 gr/cm2

1 atm = 1,013 x 106 dinas/cm2

Temperatura (P)

C grados centgrados

K grados Kelvin (temperatura absoluta)

F grados Fahrenheit

Volumen (V)

Litro = 1000 ml o 1000 cc (cm3)

1 m3 = 1.000 litros

1 galn = 3,78 litros

1 pie3 = 28,32 litros

LEY DE BOYLE MARIOTTE

EJERCICIO

Si 758 litros de cloro soporta una presin de 1 atm. Y 20 mm Hg Cul ser el volumen si la presin vara a 2 atm y 8 mm Hg?

Un volumen de Helio equivale a 1840 litros soportan una presin de 5 atmsferas Cul ser el volumen si la presin vara a 120 libras por pulgada cuadrada, la temperatura permanece constante?

Un volumen de 12 litros soporta una presin de 1,2 atm Cul ser el volumen si la presin aumenta a 1,8 atm?

Se tiene un volumen de anhdrido carbnico igual a 3.000 ml (3 litros) sometido a una presin de 680 mm Hg. Si la presin a variado a 740 mm Hg Cul ser el nuevo volumen del CO2

LEY DE CHARLES I

EJERCICIO

Un volumen de Hidrgeno igual a 750 ml estn a 17C. Si el volumen a cambiado a 982 ml. Cul fue la temperatura que acto suponiendo que la presin no vara.

Una masa de Nitrgeno ocupa 200 ml a 100C. Cul es el volumen a 0C, permaneciendo

Un gas tiene un volumen de 2.5 L a 25 C. Cul ser su nuevo volumen si bajamos la temperatura a 10 C?

Inflas un globo con 950 ml de aire a 295 K. Si calientas el aire a 310 K, Cul es el volumen

Una muestra de gas tiene unvolumende 80 ml a 50C. Qu volumen ocupar la muestra a 0C, si lapresinse mantiene constante as como la masa de gas.

LEY DE CHARLES II

VT= volumen total o final

= coeficiente dilatacin gases= 0,00366 = 1/273

V o = volumen molar = 22,4 litros

T= temperatura

100C373 KH2 = 2 gr

1 atm0C273 K 1 mol deO2 = 32gr

- 273C0 K Cero absoluto N2 = 28 gr

O2 = 44 gr

EJERCICIO

Calcular el volumen que ocupa 1 mol de oxgeno (O2) a 10C

Qu volumen ocupa un mol de Oxgeno (O2) a -273C

Cul ser el volumen que ocupar 5 moles de CO2 a 30C

Cul ser el volumen que ocupar 3 moles de CO2 a 23C

Qu volumen ocupar 88 gramos de CO2 a 30C

Qu volumen ocupar 34 gramos de N2 a 22C

Qu volumen ocupar 28 gramos de H2 a 18C

Cul ser el volumen que ocupar 2 moles de N2 a 13C

LEY DE GAY LUSSAC

EJERCICIO

Una masa gaseosa se encuentra a 18C y ejerce una presin de 45 atm. Cul ser la presin si la temperatura disminuye a -5C

Una lata vaca de aerosol de 200 mL contiene gas a 585 mm de Hg y a 20C Cual es la presin que se genera en su interior cuando se incinera en una fogata a 700C?

A presin de 17 atm, 34 L de un gas a temperatura constante experimenta un cambio ocupando un volumen de 15 L Cul ser la presin que ejerce?

Cuando un gas a 85 C y 760 mm Hg, a volumen constante en un cilindro, se comprime, su temperatura disminuye a 28,34C Qu presin ejercer el gas?

LEY COMBINADA

Combinando las tres leyes estudiadas Boyle, Charles y Gay Lussac, se tiene la ley combinada.

ECUACIN GENERAL

P = presin

V = volumen

N = nmero de moles = Pa = (Peso en gramos del gas)

Ma (Peso molecular del gas)

T = Temperatura en grados Kelvin

R = Constante universal de los gases = 0.082 at li

mol . K

La constante universal de los gases se calcula tomando en cuenta las condiciones normales de un gas, esto es: una mol, 1 atm, 22,4 litros y 273 K. Por lo tanto si en la frmula general despejamos R, tendremos:

R = P x V = 1 atm x 22,4 litros = 0.082 at li

N x T 1 mol x 273 Kmol - K

EJERCICIO

Un volumen inicial de 150 litros de cloro se encuentran a una presin de 7 atm a una temperatura de 10C. Cul ser el volumen cuando la presin ha variado a 12 atm y la temperatura a -15C

Un gas ocupa un volumen de 2 L en condiciones normales. Qu volumen ocupar esa misma masa de gas a 2 atm y 70C?

Cul es el volumen que ocupan 4 moles de H2 a 18 C y 3 atm de presin

Qu volumen ocupar 88 gr de CO2 a 4 atm y 26 C

Cul es la temperatura a la cual se hallan 10 moles de molculas de un gas, sometidas a 4 atm de presin en un recipiente de 21 litros

LEY DE DALTON

Laley de Daltonse puede referir a 2 resultados importantes en qumica, formulados porJohn Dalton:

Ley de las presiones parciales, el clculo de las presiones parciales de una mezcla de gases aplicando laley de los gases idealesa cada componente.

Ley de las proporciones mltiples, utilizada enestequiometra.

SOLUCIN

Se denomina as a la mezcla de dos o ms componentes en cantidades fijas o no, que forman un todo homogneo, esto es, que no existan zonas de separacin o fases.

LAS SOLUCIONES SE CLASIFICAN

Diluidas

Concentradas

Saturadas

Sobresaturadas

CONCENTRACIONES

La concentracin de las soluciones es la cantidad de soluto contenido en una cantidad determinada de solvente o solucin.

SOLUCIN NORMAL O NORMALIDAD (SOL. N, N)

Son soluciones que contienen un equivalente qumico del soluto en un volumen de 1000ml (1 L)

El equivalente qumico (Eq) se calcula dividiendo el peso molecular (Ma) del soluto expresado en gramos para la valencia.

Sol. N = Eq en 1000 ml

Eq de H2SO4 = peso molecular 98 gramos

Eq = 98 gr = 49 gr

EJERCICIO

Calcular la normalidad o el equivalente qumico de las siguientes sustancias:

H3PO4

H4P2O7

Na (OH)

Pt(OH)4

Na2SO4

SOLUCIN MOLAR O MOLARIDAD

Laconcentracin molar(tambin llamadamolaridad), es una medida de laconcentracinde unsolutoen unadisolucin, o de algunaespeciemolecular,inica, o atmicaque se encuentra en un volumen dado expresado enmolesporlitro.

MOLALIDAD

Lamolalidad(m) es el nmero demoles de solutopor kilogramo de solvente.

FRACCIN MOLAR

Lafraccin molares una unidadqumicausada para expresar laconcentracindesolutoensolvente. Nos expresa la proporcin en que se encuentran losmolesde soluto con respecto a los moles totales de solucin, que se calculan sumando los moles de soluto(s) y de disolvente. Para calcular la fraccin molar de una mezcla homognea, se emplea la siguiente expresin:

Tambin puede expresarse as:

EJERCICIO

1. Cul es la molaridad de una solucin que contiene 16,0 gr de CH3OH en 200 ml de disolucin

2. Calcular cuntos gramos de Hidrxido de Potasio se requiere para preparar 25 ml de solucin de 0.5 M

3. Cuntos gramos de hidrxido de Calcio hay disueltos en 500 ml de una solucin 2,5 Normal

4. Cuntos gramos de Hidrxido de Bario son necesarios para preparar 250 gramos de solucin 0.5 molal

QUMICA