86827763 lectura tema1 introduccion quimica

Universidad de Guanajuato Campus Irapuato-Salamanca

_____________________________________________________________________________________Prof.Ma.de Guadalupe Garca Hernndez Pgina 1 del Tema 1A

CAPTULO 1

INTRODUCCIN A LA QUMICA

1.1 LA QUMICA EN EL CONTEXTO DEL DESARROLLO ECONMICO Y SOCIAL DE NUESTRO PAS.

La Qumica en la actualidad es una ciencia bsica en el estudio de la Ingeniera y en las actividades industriales de nuestro pas. Es un pilar indispensable en el desarrollo de cualquier pas puesto que existen una infinidad de productos y servicios que involucran el uso de la Qumica. Por ejemplo: Japn, Alemania, Francia, Estados Unidos de Amrica y el Reino Unido son pases con un desarrollo tecnolgico y econmico impresionante; y gran parte de esto se debe a la Industria Qumica, ya que como lderes en su ramo venden tecnologa a otros pases.

En conclusin, el desarrollo de la Industria Qumica es una medida del desarrollo socio-econmico de cualquier pas. En Mxico, la Industria Qumica es tambin uno de los pilares de nuestro desarrollo econmico, siendo que podemos mencionar entre otras muchas industrias, a Petrleos Mexicanos (PEMEX), como una de las ms importantes, tanto por ser la ms importante proveedora de materias primas como en la produccin de energticos, lubricantes y petroqumicos.

1.2 VINCULACIN DE LA QUMICA CON LA INGENIERA.

La Qumica, al igual que las Matemticas y la Fsica, es una herramienta indispensable para el Ingeniero. Durante toda su formacin, y posteriormente en la aplicacin de sus conocimientos en la Industria, se ver involucrado de una manera activa en el desarrollo y aplicacin de ella. Para entenderlo ms claramente el Ingeniero, en su mbito profesional, indiscutiblemente tendr que manipular materia, por lo que deber conocerla y saberla transformar, constituyndose en la base fundamental de la Ciencia de los Materiales para Ingeniera.

1.3 CONCEPTUALIZACIN DE LA QUMICA MODERNA.

A continuacin se presenta un glosario de los principales conceptos de la Qumica,

QUMICA: Es la ciencia que se encarga del estudio de la estructura, composicin y transformaciones que tiene la materia.

MATERIA: Todo lo que ocupa un lugar en el espacio y posee masa. MASA: Es una medida de la cantidad de materia. PESO: Es el resultado de la fuerza de gravedad sobre un cuerpo con masa. MEZCLA: Es la unin de dos o mas sustancias en donde es posible separarlas por

medios fsicos. SUSTANCIAS: Todo aquello que tiene propiedades y caractersticas diferenciables. SUSTANCIA PURA: Es aquella sustancia que tiene composicin y propiedades fijas. MEZCLA HOMOGNEA: Es aquella mezcla donde no es posible distinguir fases. MEZCLA HETEROGNEA: Es aquella donde se pueden distinguir las sustancias

que la conforman, es decir se distinguen sus fases.



FASE: En una porcin fsicamente distinta de materia que es uniforme a travs de su composicin y propiedades. Es todo aquello que tiene continuidad en sus propiedades y caractersticas.

COMPUESTO: Una sustancia pura que esta formada de dos o mas elementos en proporciones fijas y que pueden descomponerse qumicamente en estos elementos, por la accin de un cambio qumico.

ELEMENTO: Es una sustancia pura que no puede descomponerse en sustancias ms simples.

TOMO: Es la menor cantidad de un elemento que sigue conservando sus propiedades fsicas y qumicas.

MOLCULA: Es la unin de dos o mas tomos que solo pueden separarse por medios Qumicos. Es la menor cantidad de compuesto que conserva sus propiedades fsicas y qumicas.

PROPIEDADES FSICAS: Son aquellas que para determinarse no es necesario cambiar la estructura interna de la materia.

PROPIEDADES QUMICAS: Son aquellas que para determinarlas es necesario cambiar la estructura interna de la materia.

CAMBIO FSICO: Es aquel donde no se modifica la estructura interna de la materia. CAMBIO QUMICO: Es aquel en el que se modifica la estructura interna de la

materia SOLUCIN: Es una mezcla homognea, es decir, es la unin de dos o ms sustancias

que no presentan reaccin qumica entre ellas, aparentan ser una sola fase (pueden ser slidas, lquidas o gaseosas).

ESTADOS DE AGREGACIN DE LA MATERIA: Son las fases en las que se puede encontrar la materia en un momento determinado. Los cuales son:

o lquido (ej. agua para beber)o slido (ej. hielo)o gaseoso (ej. nubes)o plasma (ej. el sol y las dems estrellas)o condensado de Bose-Einstein (ej. super molcula a 0 Kelvin)

1.4 RAMAS DE LA QUMICA

En la Qumica no podemos hablar de divisiones estrictas, sino de especialidades. Para su estudio se puede hablar de:

QUMICA INORGNICA: Se encarga del estudio de los elementos qumicos, excepto el Carbono.

QUMICA ORGANICA: Se encarga del estudio de las reacciones que involucran al Carbono.

QUMICA ANALTICA: Se encarga del estudio de la composicin y caracterizacin de compuestos y elementos en muestras, a su vez sta se divide en:

o CUALITATIVA: Se encarga de caracterizar los elementos, es decir, determinar cules estn contenidos en la muestra.

o CUANTITATIVA: Se encarga de determinar la cantidad de los elementos o compuestos presentes en una muestra.

FISICOQUMICA: Se encarga del estudio de los fenmenos qumicos que involucran a la fsica.

BIOQUMICA: Se encarga del estudio de las reacciones qumicas que se llevan a cabo en los seres vivos.



1.5 EL MTODO CIENTFICO

La Qumica, como en todas las ciencias, utiliza el mtodo cientfico para la adquisicin de nuevos conocimientos. El Mtodo Cientfico se puede definir como la serie de pasos sistemticos que nos llevan al conocimiento y sus pasos principales son:

OBSERVACIN. Se define como la fijacin deliberada de los sentidos en un fenmeno que se lleva acabo y del que se tiene un inters particular.

HIPTESIS. Son todas las posibles explicaciones que den solucin al fenmeno observado.

EXPERIMENTACIN. Es la repeticin controlada de la observacin de un fenmeno, con el fin de eliminar la mayor cantidad posible de hiptesis falsas.

COMPROBACIN. Es la verificacin de las hiptesis ms cercanas a una posible explicacin real del fenmeno, o la refutacin de las mismas.

CONCLUSIONES. Es el resultado de la verificacin de las hiptesis y puede dar como resultado uno de los siguientes conceptos:

PRINCIPIO: Es el resultado en el cual el conocimiento sirve nicamente como base para nuevas investigaciones y puede que sea susceptible de modificarse; al modificarse el principio, se revocan adems todas las investigaciones posteriores a l.

TEORIA: Es el resultado en el cual el conocimiento es la mejor explicacin que se tiene hasta el momento del fenmeno observado, pero es susceptible de modificarse por una mejor explicacin.

LEY: Es el resultado en el que el conocimiento es la explicacin con mayor universalidad que se puede adquirir, es decir, la explicacin se aplica para todas las condiciones posibles en las que suceda el fenmeno y su vigencia es permanente.

1.6 SISTEMAS DE UNIDADES DE MEDICIN

En la actualidad se utilizan dos sistemas de unidades de medicin principalmente, aunque muchos pases utilizan unidades de medida locales, el Sistema Ingls (ES) y el Sistema Internacional (SI). Este ltimo se realiz en Francia por la Academia Francesa de Ciencia en 1790. Este estableci 7 unidades bsicas y dos unidades suplementarias, de las cuales se muestra una breve descripcin a continuacin:

1.6.1 Sistema Mtrico Decimal

Este sistema de medidas se estableci en Francia con el fin de solventar los dos grandes inconvenientes que presentaban las antiguas medidas:

Unidades con el mismo nombre variaban de una provincia a otra. Las subdivisiones de las diferentes medidas no eran decimales, lo cual representaba

grandes complicaciones para el clculo.

Se trataba de crear un sistema simple y nico de medidas que pudiese reproducirse con exactitud en cualquier momento y en cualquier lugar, con medios disponibles para cualquier



persona. En 1795 se instituy en Francia el Sistema Mtrico Decimal. En Espaa fue declarado obligatorio en 1849. El Sistema Mtrico se basa en la unidad: el metro con mltiplos y submltiplos decimales. Del metro se deriva el metro cuadrado, el metro cbico, y el kilogramo que era la masa de un decmetro cbico de agua. En aquella poca, la Astronoma y la Geodesia eran ciencias que haban adquirido un notable desarrollo. Se haban realizado mediciones de la longitud del arco del Meridiano Terrestre en varios lugares de la Tierra. Finalmente, la definicin de metro fue elegida como la diezmillonsima parte de la longitud de un cuarto del meridiano terrestre. Sabiendo que el radio de la Tierra es 6.37106 m:

26.37106/(410106)=1.0006 m

Como la longitud del meridiano no era prctica para el uso diario, se fabric una barra de platino, que representaba la nueva unidad de medida, y se puso bajo la custodia de los Archives de France, junto a la unidad representativa del kilogramo, tambin fabricado en platino. Copias de del metro y del kilogramo se distribuyeron por muchos pases que adoptaron el Sistema Mtrico. Pero la definicin de metro en trminos de una pieza nica de metal no era satisfactoria, ya que su estabilidad no poda garantizase a lo largo de los aos, por mucho cuidado que se tuviese en su conservacin. La XVII Confrence Gnrale des Poids et Mesures, en Francia, el 20 de Octubre de 1983 promulg la siguiente definicin: El metro es la longitud de trayecto recorrido en el vaco por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo. La nueva definicin del metro en vez de estar basada en un nico objeto (la barra de platino) o en una nica fuente de luz, est abierta a cualquier otra radiacin cuya frecuencia sea conocida con suficiente exactitud. La velocidad de la luz queda convencionalmente fijada y exactamente igual a 299 792 458 m/s debida a la definicin convencional del trmino m (el metro) en su expresin.

1.6.2 Sistema Internacional (SI)

Unidades bsicas

Magnitud Nombre Smbolo

Longitud metro m

Masa kilogramo Kg

Tiempo segundo s

Intensidad de corriente elctrica Ampere A

Temperatura termodinmica Kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Intensidad luminosa candela Cd

Unidad de longitud: metro(m)

El metro (m) es la longitud de trayecto recorrido en el vaco por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo.

Unidad de masa El kilogramo (Kg) es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo.

Unidad de tiempo El segundo (s) es la duracin de 9 192 631 770 periodos de la radiacin correspondiente a la transicin entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del tomo de Cesio 133.



Unidad de intensidad de corriente elctrica

El Ampere (A) es la intensidad de una corriente constante que mantenindose en dos conductores paralelos, rectilneos, de longitud infinita, de seccin circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vaco, producira una fuerza igual a 210-7 newton por metro de longitud.

Unidad de temperaturatermodinmica

El Kelvin (K), unidad de temperatura termodinmica, es la fraccin 1/273,16 de la temperatura termodinmica del punto triple del agua. Adems de la temperatura termodinmica (smbolo T) expresada en Kelvin, se utiliza tambin la temperatura Celsius (smbolo t) definida por la ecuacin t = T - T0 donde T0 = 273,15 K por definicin.

Unidad de cantidad de sustancia

El mol (mol) es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como tomos hay en 0,012 kilogramos de Carbono 12. Cuando se emplea el mol deben especificarse las unidades elementales, que pueden ser tomos, molculas, iones, electrones u otras partculas o grupos especificados de tales partculas.

Unidad de intensidad luminosa

La candela (Cd) es la unidad luminosa, en una direccin dada, de una fuente que emite una radiacin monocromtica de frecuencia 5401012 hertz y cuya intensidad energtica en dicha direccin es 1/683 watt por estereo-radin.

Unidades derivadas sin dimensin

Magnitud Nombre Smbolo

ngulo plano radin Rad

ngulo slido estereo-radin Sr

Sistema Internacional (SI): unidades derivadas

Las unidades SI derivadas se definen de forma que sean coherentes con las unidades bsicas y suplementarias, es decir, se definen por expresiones algebraicas bajo la forma de productos de potencias de las unidades SI bsicas y/o suplementarias con un factor numrico igual 1. Varias de las unidades derivadas se expresan simplemente a partir de las unidades SI bsicas y suplementarias. Otras han recibido un nombre especial y un smbolo particular. Si una unidad SI derivada puede expresarse de varias formas equivalentes utilizando, bien nombres de unidades bsicas y suplementarias, o bien nombres especiales de otras unidades SI derivadas, se admite el empleo preferencial de ciertas combinaciones o de ciertos nombres especiales, con el fin de facilitar la distincin entre magnitudes que tengan las mismas dimensiones. Por ejemplo, el

Unidad de ngulo plano El radin (Rad) es el ngulo plano comprendido entre dos radios de un crculo que, sobre la circunferencia de dicho crculo, interceptan un arco de longitud igual a la del radio.

Unidad de ngulo slido El estereorradin (Sr) es el ngulo slido que, teniendo su vrtice en el centro de una esfera, intercepta sobre la superficie de dicha esfera un rea igual a la de un cuadrado que tenga por lado el radio de la esfera.



hertz se emplea para la frecuencia, con preferencia al segundo elevado a la potencia (-1), y para el momento de fuerza, se prefiere el newton-metro al Joule.

Unidad de velocidad Un metro por segundo (m/s o ms-1) es la velocidad de un cuerpo que, con movimiento uniforme, recorre, una longitud de un metro en 1 segundo

Unidad de aceleracin Un metro por segundo cuadrado (m/s2 o ms-2) es la aceleracin de un cuerpo, animado de movimiento uniformemente variado, cuya velocidad vara cada segundo, 1 m/s.

Unidad de nmero de ondas Un metro a la potencia menos uno (m-1) es el nmero de ondas de una radiacin monocromtica cuya longitud de onda es igual a 1 metro.

Unidad de velocidad angular Un radin por segundo (Rad/s o Rads-1) es la velocidad de un cuerpo que, con una rotacin uniforme alrededor de un eje fijo, gira en 1 segundo, 1 radin.

Unidad de aceleracin angular

Un radin por segundo cuadrado (Rad/s2 o Rads-2) es la aceleracin angular de un cuerpo animado de una rotacin uniformemente variada alrededor de un eje fijo, cuya velocidad angular, vara 1 radin por segundo, en 1 segundo.

Unidades SI derivadas con nombres y smbolos especiales.

Magnitud Nombre Smbolo Expresin en otras unidades SI

Expresin en unidades SI bsicas

Frecuencia hertz Hz s-1

Fuerza newton N mKgs-2

Presin Pascal Pa Nm-2 m-1Kgs-2

Energa, trabajo,cantidad de calor

Joule J Nm m2Kgs-2

Potencia Watt W Js-1 m2Kgs-3

Cantidad de electricidadcarga elctrica

Coulomb C sA

Potencial elctricofuerza electromotriz

Voltio V WA-1 m2Kgs-3A-1

Resistencia elctrica Ohmio W VA-1 m2Kgs-3A-2

Capacidad elctrica Faradio F CV-1 m-2Kg-1s4A2

Flujo magntico Weber Wb Vs m2Kgs-2A-1

Induccin magntica Tesla T Wbm-2 Kgs-2A-1

Inductancia Henry H WbA-1 m2Kg s-2A-2



Unidad de frecuencia Un Hertz (Hz) es la frecuencia de un fenmeno peridico cuyo periodo es 1 segundo.

Unidad de fuerza Un Newton (N) es la fuerza que, aplicada a un cuerpo que tiene una masa de 1 kilogramo, le comunica una aceleracin de 1 metro por segundo cuadrado.

Unidad de presin Un Pascal (Pa) es la presin uniforme que, actuando sobre una superficie plana de 1 metro cuadrado, ejerce perpendicularmente a esta superficie una fuerza total de 1 newton.

Unidad de energa, trabajo, cantidad de calor

Un Joule (J) es el trabajo producido por una fuerza de 1 newton, cuyo punto de aplicacin se desplaza 1 metro en la direccin de la fuerza.

Unidad de potencia, flujo radiante

Un Watt (W) es la potencia que da lugar a una produccin de energa igual a 1 joule por segundo.

Unidad de cantidad de electricidad, carga elctrica

Un Coulomb (C) es la cantidad de electricidad transportada en 1 segundo por una corriente de intensidad 1 ampere.

Unidad de potencial elctrico, fuerza electromotriz

Un voltio (V) es la diferencia de potencial elctrico que existe entre dos puntos de un hilo conductor que transporta una corriente de intensidad constante de 1 ampere cuando la potencia disipada entre estos puntos es igual a 1 watt.

Unidad de resistencia elctrica

Un Ohm (W) es la resistencia elctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 volt aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad 1 ampere, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor.

Unidad de capacidad elctrica

Un Faradio o Faraday (F) es la capacidad de un condensador elctrico que entre sus armaduras aparece una diferencia de potencial elctrico de 1 volt, cuando est cargado con una cantidad de electricidad igual a 1 coulomb.

Unidad de flujo magntico Un Weber (Wb) es el flujo magntico que, al atravesar un circuito de una sola espira produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 volt si se anula dicho flujo en un segundo por decaimiento uniforme.

Unidad de induccin magntica

Una Tesla (T) es la induccin magntica uniforme que, repartida normalmente sobre una superficie de 1 metro cuadrado, produce a travs de esta superficie un flujo magntico total de 1 weber.

Unidad de inductancia Un Henry (H) es la inductancia elctrica de un circuito cerrado en el que se produce una fuerza electromotriz de 1 volt, cuando la corriente elctrica que recorre el circuito vara uniformemente a razn de un ampere por segundo.

Unidades SI derivadas expresadas a partir de las que tienen nombres especiales.

Magnitud Nombre Smbolo Expresin en unidades SI bsicas

Viscosidad dinmica Pascal segundo Pas m-1Kgs-1

Entropa Joule por Kelvin J/K m2Kgs-2K-1



Capacidad trmica msica Joule por kilogramo Kelvin

J/(KgK) m2s-2K-1

Conductividad trmica Watt por metro Kelvin W/(mK) mKgs-3K-1

Intensidad del campo elctrico

Voltio por metro V/m mKgs-3A-1

Unidad de viscosidad dinmica Un Pascal-segundo (Pas) es la viscosidad dinmica de un fluido homogneo, en el cual, el movimiento rectilneo y uniforme de una superficie plana de 1 metro cuadrado, da lugar a una fuerza retardatriz de 1 newton, cuando hay una diferencia de velocidad de 1 metro por segundo entre dos planos paralelos separados por 1 metro de distancia.

Unidad de entropa Un Joule por Kelvin (J/K) es el aumento de entropa de un sistema que recibe una cantidad de calor de 1 joule, a la temperatura termodinmica constante de 1 kelvin, siempre que en el sistema no tenga lugar ninguna transformacin irreversible.

Unidad de capacidad trmica msica

Un Joule por kilogramo Kelvin (J/(kgK) es la capacidad trmica msica de un cuerpo homogneo de una masa de 1 kilogramo, en el que el aporte de una cantidad de calor de un joule, produce una elevacin de temperatura termodinmica de 1 kelvin.

Unidad de conductividad trmica Un Watt por metro Kelvin W/(mK) es la conductividad trmica de un cuerpo homogneo istropo, en la que una diferencia de temperatura de 1 kelvin entre dos planos paralelos, de rea 1 metro cuadrado y distantes 1 metro, produce entre estos planos un flujo trmico de 1 watt.

Unidad de intensidad del campo elctrico

Un Voltio por metro (V/m) es la intensidad de un campo elctrico, que ejerce una fuerza de 1 newton sobre un cuerpo cargado con una cantidad de electricidad de 1 coulomb.

Nombres y smbolos especiales de mltiplos y submltiplos decimales de unidades SI autorizados.

Magnitud Nombre Smbolo Relacin

Volumen litro l o L 1 dm3=10-3 m3

Masa tonelada t 103 Kg

Presin y tensin bar bar 105 Pa

Unidades definidas a partir de las unidades SI, pero que no son mltiplos o submltiplos decimales de dichas unidades.

Magnitud Nombre Smbolo Relacin

ngulo plano vuelta 1 vuelta= 2 p rad



grado (p/180) rad

minuto de ngulo ' (p /10800) rad

segundo de ngulo " (p /648000) rad

Tiempo minuto min 60 s

hora h 3600 s

da d 86400 s

Unidades en uso con el Sistema Internacional cuyo valor en unidades SI se ha obtenido experimentalmente.

Magnitud Nombre Smbolo Valor en unidades SI

Masa unidad de masa atmica u 1,6605402 10-27 Kg

Energa electrnvolt eV 1,60217733 10-19 J

Mltiplos y submltiplos decimales.

Factor Prefijo Smbolo Factor Prefijo Smbolo

1024 yotta Y 10-1 deci d

1021 zeta Z 10-2 centi c

1018 exa E 10-3 mili m

1015 peta P 10-6 micro

1012 tera T 10-9 nano n

109 giga G 10-12 pico p

106 mega M 10-15 femto f

103 kilo k 10-18 atto a

102 hecto h 10-21 zepto z

101 deca da 10-24 yocto y

Escritura de smbolos.

Los smbolos de las Unidades SI, con raras excepciones como el caso del Ohm (), se expresan en caracteres romanos, en general, con minsculas; sin embargo, si dichos smbolos corresponden a unidades derivadas de nombres propios, su letra inicial es mayscula. Ejemplo, A de ampere, J de joule. Los smbolos no van seguidos de punto, ni toman la s para el plural. Por ejemplo, se escribe 5 Kg, no 5 Kgs.

Cuando el smbolo de un mltiplo o de un submltiplo de una unidad lleva exponente, sta afecta no solamente a la parte del smbolo que designa la unidad, sino al conjunto del smbolo. Por ejemplo, km2 significa (km)2, rea de un cuadrado que tiene un km de lado, o sea 106 metros cuadrados y nunca k(m2), lo que correspondera a 1000 metros cuadrados. El smbolo de la unidad sigue al smbolo del prefijo, sin espacio. Por ejemplo, cm, mm, etc. El producto de los



smbolos de dos o ms unidades se indica con preferencia por medio de un punto, como smbolo de multiplicacin. Por ejemplo, newton-metro se puede escribir Nm Nm, nunca mN, que significa milinewton.

Cuando una unidad derivada sea el cociente de otras dos, se puede utilizar la barra oblicua (/), la barra horizontal o bien potencias negativas, para evitar el denominador.

No se debe introducir en una misma lnea ms de una barra oblicua, a menos que se aadan parntesis, a fin de evitar toda ambigedad. En los casos complejos pueden utilizarse parntesis o potencias negativas.

m/s2 o bien ms-2 pero no m/s/s. (Pas)/(kg/m3) pero no Pas/kg/m3

Los nombres de las unidades debidos a nombres propios de cientficos eminentes deben deescribirse con idntica ortografa que el nombre de stos, pero con minscula inicial. No obstante, sern igualmente aceptables sus denominaciones castellanizadas de uso habitual, siempre que estn reconocidas por la Real Academia de la Lengua. Por ejemplo, Amperio, Voltio, Faradio, Culombio, Joule, Ohmio, Voltio, Watt, Weberio.

Los nombres de las unidades toman una s en el plural (ejemplo 10 Newtons) excepto las que terminan en s, x z. En los nmeros, la coma se utiliza solamente para separar la parte entera de la parte decimal. Para facilitar la lectura, los nmeros pueden estar divididos en grupos de tres cifras (a partir de la coma, si hay alguna) estos grupos no se separan por puntos ni comas. La separacin en grupos no se utiliza para los nmeros de cuatro cifras que designan un ao.

1.6.3 Sistema Ingls (ES)

El Sistema Ingls de unidades o Sistema Imperial, es an usado ampliamente en los Estados Unidos de Amrica y, cada vez en menor medida, en algunos pases con tradicin britnica. Debido a la intensa relacin comercial que tiene nuestro pas con los EUA, existen an en Mxico muchos productos fabricados con especificaciones en este sistema. Ejemplos de ello son los productos de madera, tornillera, cables conductores y perfiles metlicos. Algunos instrumentos como los medidores de presin para neumticos automotrices y otros tipos de manmetros frecuentemente emplean escalas en el sistema ingls.

Aunque tienen la misma lengua, existen discrepancias entre los sistemas de Estados Unidos y de Inglaterra. Este sistema se deriva de la evolucin de las unidades locales a travs de los siglos, y de los intentos de estandarizacin en Inglaterra. Las unidades mismas tienen sus orgenes en la antigua Roma. Hoy en da, estas unidades estn siendo lentamente reemplazadas por el Sistema Internacional de Unidades, aunque en Estados Unidos la inercia del antiguo sistema y el alto costo de migracin ha impedido en gran medida el cambio. A continuacin se dan las equivalencias de las unidades inglesas.



La principal ventaja del SI sobre el ES ya que es mucho ms simple y predecible deducir los mltiplos y submltiplos, adems que nos es necesario conocer muchos nombres arbitrarios.

prefijo smbolo factorexa E 1X1015

tera T 1X1012

giga G 1X109

mega M 1X106

kilo K 1X103

hecto H 1X102

deca Da 1X101

- - 1X100

deci d 1X10-1

centi c 1X10-2

mili m 1X10-3

micro m 1X10-6

nano n 1X10-9

pico p 1X10-12

fento f 1X10-15

ato a 1X10-18

1.7 CONCEPTOS BSICOS DE LA QUMICA

Qumica es la ciencia que estudia la composicin de la materia. Toda la materia est estructurada por tomos y stos se unen para formar molculas y stas a su vez se unen para formar cuerpos slidos, lquidos y gaseosos. Un elemento qumico est conformado por tomos idnticos en peso y tamao. Un compuesto qumico est conformado por molculas idnticas. Un cambio fsico es aquel proceso en el cual no ocurre reaccin qumica alguna, por ejemplo la evaporacin del agua, donde el agua lquida pasa a ser vapor de agua. Un cambio qumico es aquel proceso en el cual s est involucrada al menos una reaccin qumica, por ejemplo cuando se quema una hoja de papel, donde la celulosa se transforma en carbn puro.

El tomo es muy pequeo, pesa aproximadamente 10-24 gramos, por lo que para poderlo ver y manipular se decidi utilizar al mol, que es un conjunto de 6.023 x 1023 tomos (que es el nmero de Avogadro) y su peso qued plasmado en la Tabla Peridica de los Elementos



Qumicos, donde aparecen los 118 elementos descubiertos hasta la fecha, de los cuales -por cierto- solo 92 son naturales, el resto son sintticos. Los tomos pueden perder un electrn al reaccionar con otro tomo, dando origen a un in positivo o catin. En el caso en que el tomo gane un electrn, se formar el in negativo o anin. Los tomos se renen para formar molculas y el peso de un mol de molculas ser su peso molecular. Con el fin de simplificar la representacin de los diferentes elementos existentes, se utilizan los smbolos qumicos, que constan de:

donde:A. SMBOLO: Corresponde a un conjunto de una o dos letras (Segn la IUPAC los nuevos elementos tienen 3 letras), que abrevian el nombre del elemento, la primera letra siempre ser mayscula y las siguientes son minsculas.B. A: Nmero de Masa, es el nmero total de protones y de neutrones en el ncleo del tomo.C. Z: Numero atmico, es el nmero de protones, que es idntico al nmero de electrones.D. X (+/-): valencia o nmero de oxidacin, corresponde al nmero de electrones que puede ceder o recibir al combinarse con otro tomo.

Los istopos son tomos del mismo nmero atmico pero diferente masa atmica. El Espectrmetro de Masas se utiliza para determinar los tipos de istopos presentes en una sustancia, las masas atmicas exactas de estos istopos y la cantidad relativa de cada istopo presente. Los isbaros son tomos de diferentes elementos que tienen el mismo nmero de masa pero diferentes nmeros atmicos. En el nmero de masa, las unidades (uma) se definen como un doceavo de la masa del tomo 126 C. El peso atmico de un elemento es el promedio de las masas atmicas de sus istopos naturales.

1.8 EJEMPLOS

Problema

Cuntos protones, neutrones y electrones hay en una unidad (tomo o ion) de lo siguiente?(a) Plomo 208, (b)23882U, (c)5628Fe+3, (d)12753I-.

a) Por el nombre de plomo 208 se sabe que su nmero de masa atmica es 208, y por la tabla peridica se sabe que el nmero atmico del plomo es 82, el cual es igual al nmero de protones y al nmero de electrones que hay en l. El nmero de neutrones se calcula restando al nmero de masa atmica el nmero de protones que se encuentran en el plomo: 208-82=126 por lo tanto el nmero de neutrones es 126.

b) La simbologa del enunciado nos permite ver que el nmero atmico del Uranio es 92 que es igual al nmero de protones y al nmero de electrones. El nmero se neutrones se obtiene igual que en el inciso anterior: 238-92=146, el nmero de neutrones es 146.

c) De acuerdo a la simbologa de elemento es posible notar el nmero atmico del Fierro (28), el cual es igual al nmero de protones y en este caso es diferente al nmero de electrones por el superndice de su lado derecho que indica que tiene valencia positiva +3, lo cual significa que ha perdido 3 electrones, y por lo tanto su nmero de electrones es 28-3=25, y el nmero de neutrones se obtiene de la misma manera que en los incisos anteriores 56-28=28.

d) Por simbologa los protones son 53, los electrones son 53+1=54 por el superndice del ladoderecho con el signo negativo significa que gan un electrn, y los neutrones son 127-53=74.



Resultadop+=82, e-=82, n0=126p+=92, e-=92, n0=146p+=28, e-=25, n0=28p+=53, e-=54, n0=74

ProblemaEscriba los smbolos de (a) un tomo de Berilio 9, (b) el ion +1 formado con un tomo de Litio 7, (c) el in -2 formado con un tomo de Oxgeno 16, (d) un tomo con 58 protones y 83 neutrones en su ncleo, (e) la especie con 50 protones y 68 neutrones en su ncleo, con 48 electrones en torno a su ncleo.

1. Al leer Berilio 9 se sabe que el nmero de masa es 9 y por la Tabla Peridica se sabe el nmero atmico del berilio es 4 por lo tanto es smbolo es 94Be.

2. Se tiene litio 7 por lo tanto el nmero de masa es 7 y por Tabla Peridica es nmero atmico es 3, como es un in se debe poner la valencia que corresponde, en este caso +1 como superndice del lado derecho, de esta manera es smbolo es 73Li+1.

3. Se tiene Oxgeno 16 por consecuente el nmero de masa es 16, por la Tabla Peridica el nmero atmico es 8 y como in acta con valencia -2, por lo tanto el smbolo es 168O-2.

4. En este inciso solamente hay que revisar la tabla peridica para ver a que elemento corresponde el tener 58 protones en su ncleo que es igual al nmero atmico, el smbolo que se busca es 8358Ce.

5. Se busca en la Tabla Peridica el elemento con nmero atmico 50 que es el nmero de protones, y por tener 48 electrones se trata de un in con valencia +2 ya que el nmero de protones supera al nmero de electrones en 2; el nmero de masa que es necesario para escribir el smbolo deseado se encuentra por la suma de el nmero de protones con el nmero de neutrones 50+68=118. Con los datos anteriores se puede decir que el smbolo buscado es 11850Sn+2.

Resultado94Be

73Li+1

168O-2

8358Ce

11850Sn+2

Problema Cul es el nmero de masa del istopo del estao cuya masa atmica es 117.901608 umas?El nmero de masa de un istopo es generalmente el nmero entero ms cercano a la masa atmica del istopo, que en este caso es 118.

ResultadoEl nmero de masa del istopo es 118.



1.9 ESTEQUIOMETRA

Por otro lado, toda la materia sigue a la Ley de Lavoisier de la Conservacin de la Materia, que dice que la materia no se crea ni se destruye, nicamente se transforma. De ella resulta la Estequiometra, que es el estudio cuantitativo de reactivos y productos en una reaccin qumica.

Reaccin qumica: Es el proceso por el cual una sustancia o ms sustancias (reactivos) cambia para formar una o ms sustancias nuevas (productos). Las reacciones qumicas se representan mediante ecuaciones qumicas porque son igualdades, pues la cantidad de reactivos es idntica a la cantidad de productos obtenidos.

Por ejemplo, el hidrgeno gas (H2) puede reaccionar con oxgeno gas (O2) para dar agua (H2 0). La ecuacin qumica para esta reaccin se escribe:

El '+' se lee como reacciona con y la flecha significa produce. Las frmulas qumicas a la izquierda de la flecha representan las sustancias de partida denominadas reactivos. A la derecha de la flecha estn las formulas qumicas de las sustancias producidas denominadas productos de la reaccin. Los nmeros al lado de las formulas son los coeficientes (el coeficiente 1 se omite).

REACTIVOS PRUDUCTOS

COEFICIENTES

Segn la anteriormente citada Ley de Lavoisier, una ecuacin qumica ha de tener el mismo nmero de tomos de cada elemento a ambos lados de la flecha. Se dice entonces que la ecuacin est balanceada.

1.9.1 Tipos de reacciones qumicas

Existen cuatro tipos de reacciones qumicas: de descomposicin, de combinacin, de desplazamiento sencillo y de doble desplazamiento. A continuacin se detalla cada uno.

1.9.1.1 DescomposicinCuando una sustancia compleja por accin de diferentes factores, se descompone en otras ms sencillas. Ejemplos:



* Cuando las descompone el calor, se llaman tambin de disociacin trmica.

1.9.1.2 CombinacinEn las reacciones de combinacin, dos reactivos se unen para formar un solo producto:

Ejemplo:

1.9.1.3 Desplazamiento sencilloSon aquellas reacciones donde un elemento desplaza a otro en un compuesto. Son reacciones de simple sustitucin o desplazamiento, en las que una sustancia simple reacciona con otra compuesta reemplazando a uno de sus componentes. Ejemplos:

1.9.1.4 Desplazamiento doble (mettesis)Ocurren cuando hay intercambio de elementos entre dos compuestos diferentes y de esta manera originan nuevas sustancias. Se presentan cuando las sustancias reactivas estn en estado inico por encontrarse en solucin, combinndose entre s sus iones con mucha facilidad, para formar sustancias que permanecen estables en el medio que reacciona. Ejemplos:

33

33

33

2332

4422

22

2

HNOAgClHClAgNO

NaNOAgClAgNONaCl

KNOAgCNKCNAgNO

OHNaSOSOHNaOH

HFCaSOSOHCaF

++++++

++++

Problema a) Cuntos gramos de Na2SO4 se pueden producir a partir de 8gr. de NaOH para la siguiente

reaccin? b) Cuntos moles de Na2SO4 se producen a partir de 200 g de H2SO4



2NaOH + H2SO4 ---- Na2SO4 + 2H2OSolucina)80 gr/mol de NaOH 142 gr/mol de Na2SO4

8 gr de NaOH m de Na2SO4m de Na2SO4 = (8 gr de NaOH)( 142 gr/mol de Na2SO4)/( 80 gr/mol de NaOH)

14.2gr de Na2SO4

b) En la ecuacin qumica ya balanceada se puede ver que por cada mol de H2SO4 se produce una mol de Na2SO4. Como el peso molecular del cido sulfrico es 98 g/mol, entonces 200 g de cido sulfrico son:n = m/PM = 200 g/ 98 = 2.04082 moles de cido sulfrico. Por lo que,

1 mol H2SO4 -----> 1 mol de Na2SO42.04082 mol H2SO4 ------> resultan 2.04082 moles de Na2SO4

1.9.2 REACTIVO LIMITANTE

Supongamos que estamos preparando el almuerzo para un grupo de escolares: un emparedado de jamn y queso. Para preparar un emparedado necesitamos dos rebanadas de pan de caja, una rebanada de jamn y otra de queso. Hay 45 rebanadas de pan, 25 rebanadas de queso y 19 de jamn. Podremos preparar 19 emparedados de jamn y queso y ni uno ms porque se acaba el jamn. Decimos entonces que el jamn es el ingrediente limitante del nmero de emparedados preparados. En una reaccin qumica la situacin es similar: una vez se haya consumido uno de los reactivos, la reaccin se detiene.

Ejemplo: Si queremos obtener agua a partir de 10 moles de hidrgeno y 7 moles de oxgeno, como la Estequiometra de la reaccin dice que 2 moles de hidrgeno reaccionan con 1 mol de oxgeno para dar dos moles de agua, una vez que haya reaccionado todo el hidrgeno nos quedarn 2 moles de O2 y se habrn obtenido 10 moles de agua.

Al reactivo que se ha consumido en su totalidad en una reaccin qumica se le denomina reactivo limitante, ya que limita o restringe la cantidad de producto formado. As, en el ejemplo anterior, el hidrgeno era el reactivo limitante, ya que con los 7 moles de oxgeno podramos haber obtenido 14 moles de agua.

Cmo saber cul es el reactivo limitante de una reaccin? Calculando los moles de producto que se obtienen con cada reactivo, suponiendo que el resto de reactivos estn en cantidad suficiente. Aquel reactivo que nos d el menor nmero potencial de moles de producto es el reactivo limitante. Al resto de reactivos, presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad del reactivo limitante, se les denomina reactivos en exceso.

Problema

Cuntos moles de pueden tericamente prepararse a partir de 4.00 moles de Fe y 5.00

moles de ? La ecuacin qumica para la reaccin es:

SolucinEl primer paso es determinar qu reactivo limita la reaccin. La ecuacin qumica expresada en moles, especifica 3 moles de Fe. La cantidad en el problema es 4.00 moles de Fe, que es,



4 / 3 1.33molesFe molesFe =

1.33 veces la cantidad especificada en la ecuacin qumica. La ecuacin qumica especifica 4

moles de y la cantidad dada en le problema es 5 moles de , la cual es

2 25 / 4 1.25molesH O molesH O =

Significa 1.25 veces la cantidad especificada en la ecuacin. El por consiguiente, limita la extensin de la reaccin puesta que una cantidad proporcional ms pequea ha sido suministrada (1.25 es un numero ms pequeo que 1.33). Debido a que se ha suministrado 1.25

veces la cantidad de especificada en la ecuacin; solamente puede reaccionar 1.25 veces la cantidad de Fe especificado en la ecuacin. El resto, sobrar. El problema se resuelve sobre la

base del suministrada (el reactivo limitante):

ProblemaEl hidrxido de sodio reacciona con el dixido de carbono como se indica,

2NaOH + CO2 ---- Na2CO3 + H2O1.7mol 1mol 106gr/mol

80 gr/mol 44gr/mol Cul es el reactivo limitante?

SolucinNaOH CO22mol 1mol 1mol 1mol1.7mol x 1mol yx= 0.85 mol de NaOH y= 1 mol

Resultado: El reactivo limitante de esta reaccin es el hidrxido de NaOH , pues se tiene menor cantidad de l.

Problema 11El Cloro y el Metano reaccionan para formar el Cloroformo, segn la reaccin:

CH4 + 3 Cl2 -----> CHCl3 + 3 HCl,

Establezca en cada caso el reactivo limitante,a) 20 moles de Cl2 y 8 moles de CH4b) 0.5 moles de Cl2 y 0.2 moles de CH4

SolucinPara obtener el reactivo limitante se dividen los moles de reactivo por el coeficiente estequiomtrico de la ecuacin, de esta forma el menor valor nos da el reactivo limitante:

a) Cl2: 20/3=6,67



b) Cl2: 0,5/3=0,17 PbS + H2

Cul es el rendimiento terico del PbS al reaccionar con 0.4gramos de H2S y 2gramos de Pb?

SolucinSe calcula primero el nmero de moles:

H2S: 0,4/ 34 = 0,01176molPb: 2/207,19 = 0,0096mol

Al ser ambos de coeficiente estequiomtrico igual a 1, el reactivo limitante es aquel que est en menor cantidad en moles, en este caso el Pb. Por tanto se obtendrn 0.0096mol de PbS, que son:

Masa PbS = 0.0096 (32+207,19) = 2.31 gramos.

1.9.3 RENDIMIENTO DE UNA REACCIN

A la cantidad de producto que se obtiene cuando reacciona todo el reactivo limitante se le denomina rendimiento terico de la reaccin. La cantidad de producto que se obtiene realmente en una reaccin es el rendimiento real, donde:

Rendimiento real < Rendimiento terico

Existen varias razones para explicar la diferencia entre el rendimiento real y el terico:

Muchas reacciones son reversibles, de manera que no proceden 100% de izquierda a derecha.

An cuando una reaccin se complete al 100%, resulta difcil vaciar todo el producto, pues queda materia embarrada en los reactores.

Los productos formados pueden seguir reaccionando entre s o con los reactivos, para formar todava otros productos.

Estas reacciones adicionales reducen el rendimiento de la primera reaccin.

El porcentaje del rendimiento describe la relacin del rendimiento real y el rendimiento terico:

Porcentaje de rendimiento de la reaccin = (rendimiento real/rendimiento terico) (100)

Problema

Una solucin que contiene 16 g de y en exceso y se logra obtener 14 g de agua, calcule el rendimiento de esta reaccin que es la siguiente:



Evidentemente con 16 g de obtendramos 18 g, y no 14 g de En el proceso se puede perder parte de los componentes de la reaccin, as como energa. El rendimiento como anteriormente se dio, es:

ProblemaCuando se burbujea sulfuro de hidrgeno en una solucin de hidrxido de sodio se lleva a cabo la siguiente reaccin:

H2S + 2NaOH --- Na2S + 2H2O2gr 2gr m=?

34gr/mol 80gr/mol 78gr/mol Cuntos gramos de sulfuro de sodio se forman cuando reaccionan 2gr de cada reactivo suponiendo que el rendimiento del sulfuro de sodio es del 92%?

SolucinH2S NaOH34gr/mol H2S 78gr/mol Na2S 80gr/mol NaOH 78gr/mol Na2S2gr X 2gr - YX= 4.58gr Na2S Y=1.95gr Na2S (producto terico)

Producto real = (%Rendimiento) (producto terico) / 100= 92% (1.95gr Na2S ) / 100= 1.79gr Na2S

ProblemaEn 1 mol de perxido de hidrgeno (H2O2) hay 2 moles de tomos de H y 2 moles de tomos deO. La masa molar de H2O2 es 34.02g, de H es 1.008g y de O es 16g. La composicin porcentual de H2O2 se calcula de la siguiente forma:

La suma de los porcentajes es 99.99%. La poca diferencia al 100% es debido al redondeo de las masas molares de los dos elementos.

1.9.4 Pureza de Reactivo

Dentro de la Estequiometra se contempla el uso de sustancias con cierto grado de pureza, es decir, que el reactivo viene contaminado con otras sustancias. Por lo que no entrar en la contabilidad la cantidad de contaminantes que acompaan al reactivo, nicamente se contar la cantidad neta del reactivo en dicha sustancia que realmente particip en la reaccin.



Ejemplo:

ProblemaDel siguiente proceso

Qu cantidad de amoniaco se podr obtener a partir de 100Kg de hidrogeno cuya pureza es del 99%, y nitrgeno en exceso, si la eficiencia de la reaccin es del 80%?

SolucinLos pesos moleculares representan las proporciones definidas en las que se combinan las sustancias, por lo que para cualquier otra cantidad de reactivo, habr una cantidad proporcional de producto:

El resultado real se obtiene cuando se consideran los factores de pureza y rendimiento.

Como se ve la cantidad real de producto disminuye con respecto al clculo ideal por los factores antes mencionados.

ProblemaConsidere la siguiente reaccin:

Suponga que se mezclan 637,2 g de NH3 con 1142 g de CO2. Cuntos gramos de urea [(NH2)2CO] se obtendrn? Considerando que el NH3 se encuentra al 50% de pureza.

SolucinPrimero se tienen que convertir los gramos de reactivos en moles:

318.6g. de NH3 son 18.7 moles1142 g de CO2 son 26 moles

Ahora se define la proporcin estequiomtrica entre reactivos y productos:

a partir de2 moles de NH3 se obtiene1 mol de (NH2)2CO a partir de 1 mol de CO2 se obtiene 1 mol de (NH2)2CO

Se calcula el nmero de moles de producto que se obtendran si cada reactivo se consumiese en su totalidad:

a partir de 18.7 moles de NH3 se obtienen 9.4 moles de (NH2)2CO a partir de 26 moles de CO2 se obtienen 26 moles de (NH2)2CO

El reactivo limitante es el (NH3) y se puede obtener como mximo 9.4 moles de urea.Por ltimo se hace la conversin a gramos: 9.4 moles de (NH2)2CO son 562 g

28 3(2) 2(17)



ProblemaLa reaccin 2NH3(g) + H2SO4(ac) (NH4)2SO4(ac)

se utiliza en la produccin industrial de fertilizantes. Si se usan 22.7g de NH3 y 54.8g de H2SO4, (a) Cul reactivo es limitante? (b) Cul reactivo sobrar y cuntos gramos quedarn de l? (c) Cuntos gramos de (NH4)2SO4 se pueden formar?

Solucina) Lo primero que se realiza es un clculo estequiomtrico para determinar cunto se obtiene en la reaccin original usando la masa atmica de cada elemento y ver cunto producto se obtiene cuando los dos reactivos reaccionan.

Elemento Masa atmicaNitrgeno 14Hidrgeno 1Azufre 32Oxgeno 16

Segn la reaccin mencionada en el principio del problema se obtiene2[(14)(1)+(1)(3)] + [(1)(2)+(32)(1)+(16)(4)] = (14)(2)+(1)(8)+(32)(1)+(16)(4)34 + 98 = 132

En donde se interpreta que 34g de NH3 reaccionan con 98g de H2SO4 para obtener 132g de (NH4)2SO4 de donde se pueden hacer las siguientes operaciones por medio de simples reglas de 3.

34 132 98 13222.7 A 54.8 BA=88.129 B=73.812

Entonces se sabe que el reactivo limitante es el H2SO4 ya que segn los resultados obtenidos de las reglas de 3 con la cantidad de NH3 se pueden obtener 88.129g de (NH4)2SO4, mientras que con la cantidad de H2SO4 solamente se pueden obtener 73.812g de (NH4)2SO4.

b) Para saber cuntos gramos de reactivo sobrarn solamente se hace el planteamiento de cuntos gramos de NH3 se necesitan para que se consuman por completo los 54.8g de H2SO4 y se puedan formar los 73.812g del producto, lo cual se hace de la siguiente manera:34 132C 73.812

En donde se puede interpretar que 34g de NH3 pueden reaccionar y producir 132g de (NH4)2SO4y se pregunta cuntos gramos de NH3 se necesitan para formar 73.812g de (NH4)2SO4 que es a lo que est limitado el producto.C=19.012

c) Se consumen 19.012g de los 22.7g que haba la principio y por lo tanto no se consumen 3.688g de NH3.

En el inciso a en donde se demostr que con las cantidades de reactivos solamente se pueden obtener como mximo 73.812g de (NH4)2SO4.

Resultadoa) El reactivo limitante es el H2SO4b) Sobrarn 3.688g de NH3



c) Se pueden formar 73.812g de (NH4)2SO4

ProblemaLa descomposicin por calor de clorato de potasio, KClO3, produce cloruro de potasio y oxgeno gaseoso. (a) Cul es el rendimiento terico a partir de 2.75g de KClO3? (b) Si se obtiene 1.00g de O2, cul es el rendimiento porcentual?

Solucina) Para comenzar se debe escribir la reaccin y ver que se encuentre balanceada: KClO3 KCl + O2Como se puede notar la ecuacin no est balanceada por lo cual se procede a igualar la cantidad de reactivos a la cantidad de productos: 2KClO3 2KCl + 3O2

La segunda accin es realizan algunas operaciones para ver cunto cloruro potasio y cuanto oxgeno se obtiene a partir de 2.75g de KClO3, lo cual se hace de la siguiente manera:

Elemento Masa atmicaPotasio 39.1Cloro 35.5Oxgeno 16

2[(39.1)(1)+(35.5)(1)+(16)(3)] = 2[(39.1)(1)+(35.5)(1)] + (16)(6)245.2 = 149.2 + 96

El rendimiento terico es:KCl O2245.2 149.2 245.2 96

2.75 A 2.75 BA=1.673 B=1.077

En donde se debe cumplir que A+B=2.75 sustituyendo 1.673+1.077=2.75Por lo tanto el rendimiento terico es de 1.673 para el KCl y de 1.077 para el O2.

b) El rendimiento porcentual es obtenido realizando la siguiente operacin:(1.00/1.077)(100) = 92.85%

Resultadoa) El rendimiento terico es de 1.673 para el KCl y de 1.077 para el O2b) El rendimiento porcentual es 92.85%

1.9.5 Frmula emprica o mnima

Toda sustancia tiene su frmula emprica, es decir su frmula mnima, y sta representa a la mnima relacin que guardan sus componentes entre s. En algunas ocasiones se puede tener una misma frmula mnima para dos compuestos diferentes, siendo sta tambin la frmula molecular (siguiente subtema) de uno de esos compuestos. A continuacin se presentan algunas reglas para la determinacin de la frmula emprica de cualquier compuesto:



* Si los datos estn dados en trminos de composicin de porcentajes establezca el calculo sobre 100gr. del compuesto. En este caso el nmero de gramos ser numricamente igual al porcentaje.* Convertir el nmero de gramos de cada elemento al nmero de moles de tomos de cada uno.* Dividir cada valor obtenido en el paso 2 por el valor ms pequeo. Si cada nmero obtenido en esta forma no es un nmero entero multiplique cada nmero por un nmero par.* Una proporcin en moles de tomos es el mismo que una porcin en tomos. Los nmeros enteros obtenidos en el paso 3 son los subndices de la formula emprica.

ProblemaSi tenemos 43.6% de fsforo y 56.4% de oxgeno. Determine su frmula emprica.

Moles de P = 43.6gr (1 mol P / 31gr) = 1.41 mol de PMoles de O = 56.4gr (1 mol de O / 16gr) = 3.53 mol de OP = 1.41 / 1.41 = 1 O = 3.53 / 1.41 = 2.5P = 2 y 0 = 5. Entonces la Frmula Molecular es: P2O5

ProblemaLa cafena se encuentra en el caf y en el t, entre otras sustancias, y es un estimulante del sistema nervioso central. Una muestra contiene 0.624gr de carbono, 0.065gr de H, 0.364gr de N y 0.208gr de O Cul es la frmula emprica de la cafena?

0.624gr (1 mol de C / 12gr) = 0.052 mol C / 0.013 mol = 4 en C0.065gr (1 mol H / 1gr) = 0.065 mol H / 0.013 mol = 5 en H0.364gr (1 mol N / 14gr) = 0.026 mol N / 0.013 mol = 2 en N0.208gr (1 mol O / 16gr) = 0.013 mol O / 0.013 mol = 1 en O

Entonces la frmula molecular es: C4H5N20

1.9.6 Frmula molecular o verdadera.

La frmula molecular de un compuesto, tambin llamada frmula verdadera, se puede derivar de la formula emprica si se conoce el peso molecular del compuesto; sabindose que la formula emprica se produce de los 4 puntos anteriores descritos.

ProblemaA partir del xido de fsforo (P2O5) que tiene como frmula emprica; el peso molecular de este compuesto es 284 determine la formula molecular.PM= 2(31) +5(16)=142FM= 284/142=2Frmula Molecular = (P2O5) (2) = P4O10

ProblemaEl peso molecular de la cafena (C4H5ON2) es 194 cul es la frmula molecular?PM=4(12) +5(1) +16+2(14) =97FM= 194 / 97 =2 Entonces la frmula molecular es: (C4H5ON2) (2) = C8H10O2N4



1.10 LECTURA COMPLEMENTARIA: NOMENCLATURA DE LOS COMPUESTOS INORGNICOS.

Los compuestos inorgnicos se pueden definir como todos aquellos que no contienen en su estructura al tomo de Carbono, a excepcin del CO2 y CO. Para su estudio, los compuestos inorgnicos los podemos dividir en los siguientes grupos:

E. cidos F. Bases o HidrxidosG. Sales H. xidosI. PerxidosJ. Hidruros

CIDOSLos cidos se caracterizan por estar formados por un no metal o varios no metales (radicales negativos) con el in Hidrgeno (H+).De acuerdo al nmero tomos diferentes que los conforman, los tomos pueden ser cidos anhidros si slo contienen 2 tipos de tomos y no contienen oxgeno, o cidos oxicidos si estn formados adems con oxgeno. Los cidos anhidros son aquellos que estn formados por el ion hidrgeno (H+) y un no metal, con excepcin del C, O, y N. Para nombrar a los cidos anhidros se pone la palabra cido seguida del prefijo del radical negativo y la terminacin hdrico.

Ejemplos:HF cido FluorhdricoH3P cido Fosfhdrico.

Los cidos oxicidos: se forman cuando el ion hidrgeno se combina con un radical negativo que contiene oxgeno en su estructura. Para nombrarlos, es necesario conocer el nombre trivial del radical, por regla general, los radicales tendrn terminaciones (ito y ato) para los estados de oxidacin ms bajos y ms altos respectivamente. En caso de tener ms estados de oxidacin se colocan los prefijos (hipo y per) para el estado de oxidacin ms bajo de todos y el ms alto de todos respectivamente. Para colocar las terminaciones en los cidos se siguen las siguientes reglas tomando como base la terminacin de los radicales negativos que los forman.

Terminacin ITO OSOATO ICO

Ejemplos:HClO Acido HipoclorosoHClO2 Acido ClorosoHClO3 Acido ClricoHClO4 Acido Perclrico

HIDRXIDOSLos hidrxidos estn formados generalmente por un metal o radical positivo con el radical hidrxido (OH-). Para nombrarlos implemente se antepone la palabra Hidrxido al nombre del metal o radical negativo. Si el metal tiene ms de un estado de oxidacin se pueden utilizar las terminaciones explicadas en los cidos o simplemente colocar al final del nombre del compuesto entre parntesis el nmero de oxidacin con nmeros romanos.

Ejemplos:Fe(OH)2 Hidrxido Ferroso de Fierro (II)Fe(OH)3 Hidrxido Frrico de Fierro (III)



SALESLas sales se forman cuando reaccionan de manera espontnea un cido con una base para dar como productos una sal y agua. A esta reaccin se le llama reaccin de neutralizacin y es una de las ms importantes reacciones qumicas.

ACIDO + HIDRXIDO SAL + AGUA

Existen dos tipos de sales, las sales binarias y las oxisales. Las primeras generalmente estn formadas por un metal y un no metal que provienen del hidrxido y del cido respectivamente. Las segundas contienen, adems de los elementos mencionados, al oxgeno. Para nombrarlas slo es necesario poner el nombre del radical negativo seguido del nombre del radical positivo o metal, si contiene ms de un estado de oxidacin, se coloca su estado de oxidacin con nmeros romanos encerrado entre parntesis.

Ejemplos:NaCl Cloruro de Sodio.CaSO4 Sulfato de Calcio.FeCO3 Carbonato de Fierro (II) Ferroso.

Cuando la reaccin de neutralizacin se lleva a cabo entre un cido poliprtico y una base dbil, generalmente se forman sales con propiedades cidas o alcalinas, es decir que no se neutralizan completamente los reactivos para nombrar este tipo de sal es necesario agregar ya sea la palabra cida o bsica a la sal.

Ejemplos:NaHCO3 Carbonato cido de Sodio o Bicarbonato de Sodio.CaHPO4 Fosfato cido de Calcio o Bifosfato de Calcio.LiHSO3 Sulfato cido de Litio o Bisulfito de Litio.

XIDOSLos xidos estn constituidos por un elemento con carga positiva y el oxgeno con carga (2-), de esta forma se pueden tener xidos metlicos o xidos no metlicos, a estos ltimos tambin se les conoce como anhdridos. Para nombrar a los xidos metlicos solo se le pone la palabra oxido seguido del nombre de metal con su carga con nmeros romanos encerrados entre parntesis.

Ejemplos:FeO Oxido de Fierro (II) u Oxido Ferroso.Fe2O3 Oxido de Fierro (III) u Oxido Frrico

Para nombrar a los anhdridos existen 2 formas de nomenclatura la trivial y la creada por la IUPAC. En la primera se utiliza la palabra anhdrido seguido del nombre del no metal con la terminacin (ico u oso) para determinar el estado de oxidacin.

Ejemplos:CO Anhdrido Carbonoso.CO2 Anhdrido Carbnico.

El mtodo de la IUPAC, que es mucho ms simple ya que evita la inconsistencia y la ambigedad, se le da el nombre del xido antecedido de un nmero que indica el nmero de oxgenos que contiene el xido.

Ejemplo:NO3 Trixido de Nitrgeno.



CO2 Dixido de CarbonoSO3 Trixido de Azufre.

PERXIDOSLos perxidos se caracterizan por contener oxigeno con valencia (1-) en lugar de la (2-), por lo que son muy reactivos y son agentes oxidantes muy tiles. Para nombrar los perxidos es suficientes poner el nombre perxido seguido del radical positivo, al igual que como se nombran los xidos el compuesto ms representativo de este tipo es el H2O2 Perxido de Hidrgeno.

HIDRUROSLos hidruros contienen H con carga (-1) en lugar de la (+1) caracterstica de este elemento, de esta forma reacciona con los metales para formar los llamados Hidruros.

Ejemplo:AuH3 Hidruro de Oro (III) o Hidruro urico

PROBLEMAS RESUELTOS

1.1 Se disuelve 1 g de nitrato de plata, AgNO3 y 2 g de cloruro de sodio, NaCl. Dado que el cloruro de plata es muy insoluble se producir la siguiente reaccin:

AgNO3(Aq) + NaCl(Aq) ---> AgCl(s)+ NaNO3(Aq)

1 mol AgNO3=108 + 14 + 3 *16 =170 g1 mol NaCl=23 + 35,5 =58,5 g

Como 1 mol AgNO3 requiere de 1 mol NaCl

[1 g AgNO3] X [1mol de AgNO3/170AgNO3] [1mol NaCl/1 mol AgNO3] [58g NaCl/1 mol NaCl] = 0,34 g NaCl

Es decir, se necesitan 0,34 g de cloruro de sodio para que reaccione 1 g de nitrato de plata. Como tenemos 2 g precipitar toda la Plata antes de que se consuma el cloruro. Por tanto el reactivo limitante es el nitrato de plata.

1.2. Se tienen 3 litros de Metano CH4 y 5 litros de Oxgeno O2, en condiciones normales. La reaccin balanceada es:

CH4 + 2O2 ---> CO2 + 2H2O

22,4 L (CN)=1 mol de gas1 mol de CH4=2 moles de O2

[3 L CH4] [1mol CH4/22,4 L CH4] [ 2 moles O2/1 mol CH4] [22.4 L O2/1 mol O2]= 6 L O2

Necesitamos 6 L de Oxgeno para quemar 3 L de Metano. Como slo tenemos 5 L de Oxgeno, este se consume completamente antes de que se queme todo el metano. Por lo tanto, el reactivo limitante es el oxgeno.



1.3 Una muestra de 2.5 g de magnesio metlico se quem en el aire para producir una mezcla de dos slidos, el xido de magnesio y el nitruro de magnesio Mg3N2. Al aadir agua a la mezcla reacciona con xido de magnesio para dar 5.206 g de hidrxido de magnesio. Cuntos gramos de xido de magnesio y de nitruro de magnesio se formaron en la mezcla?Datos: M At (Mg) = 24.3 uma; M At (O) = 16.0 uma; M At (N) = 14.0 uma

PM (MgO) = 40.3 uma; PM (Mg(OH)2) = 58.3 uma y PM (Mg3N2) = 100.9 uma

Se calcula la cantidad de magnesio que hay en el hidrxido:24.3 *5.206 = 2.17 g que son los mismos que haba en el xido, lo cual nos58.3

Lo que permite determinar la masa de dicho xido:40.3 * 2.17 = 3.60 g de MgO24.3

Se calcula ahora la cantidad de magnesio que hay en el nitruro, y que ser la inicial menos la que hay en el xido, o sea 2.5 - 2.17 = 0.33 gCon lo que se puede determinar la cantidad de nitruro de magnesio que le corresponde:

100.9 * 0.33 = 0.457 g de Mg3N272.9

1.4 Si 1.5 g de una aleacin de cinc y cobre al ser tratada con cido clorhdrico, produce 549 mL de gas hidrgeno recogidos sobre agua, a una presin de 782.5 mm de Hg y 20C. Determinar la composicin centesimal de la aleacin.

Datos: MA(Zn) = 65.4 uma; MA(Cu) = 63.55 uma Pv (H2O/20C) = 17.5 mm de HgLas reacciones de los metales con el cido son las siguientes:

2 2

2 2

2

2

Zn HCl ZnCl H

Cu HCl CuCl H

+ +

+ +

Cumplindose que n(Zn) + n(Cu) = n(H2)

Despus se calculan los moles de hidrgeno producidos:

(782.5 - 17.5) 549 = n(H2)* 0.082 *293* n(H2) = 0.023 moles760 1000

Llamando: n(Zn) = x, n(Cu) = y, entonces 0.023 = x + y x = 0.023 - y

Por otro lado, la masa de la aleacin es la suma de la masa de zinc ms cobre:

65.4*x + 63.55*y = 1.50 y sustituyendo x en la ecuacin se tiene:65.4(0.023 - y) + 63.55 y = 1.50, de donde y = 2.310-3 moles

Luego m(Cu) = 2.310-3 *63.55 = 0.14 g entonces m(Zn) = 1.50 - 0.14 = 1.36 g

Por lo que la composicin centesimal de la aleacin es:(1.36/1.50)100 = 90.7% Zn, 100 - 90.7 = 9.3% Cu



1.5 Una muestra de bromuro de potasio y bromuro de sodio que pesaba 0,560 g fu tratada con nitrato de plata acuoso hasta que todo el bromuro fue recuperado como 0,970g de bromuro deplata puro. Cul es la fraccin de bromuro de potasio en peso en la muestra original?Datos: K= 39.1 uma; Na = 23.0 uma; Ag = 107.9 uma y Br = 79.9 uma

Si se llama X a la masa de KBr e Y a la masa de NaBr, se puede establecer la primera ecuacin:

X + Y = 0.560gPor otro lado se cumple que:moles de Br (KBr) + moles de Br (NaBr) = moles de Br (AgBr)

o lo que es lo mismo:(X/119) + (Y/102,9) = (0.970/187.8), de donde X = 0.210 g de KBr ,

lo que supone un porcentaje en la muestra de:(0.210/0.560)100 = 37.5 % de KBr

1.6 Se necesitan preparar 50,0g de HBr mediante la siguiente reaccin:

NaBr(s) + H3PO4(l) ---> HBr(g) + Na3PO4(s)

Si el reactivo limitante es el NaBr y se utiliza un 40% en exceso de Na3PO4. Qu cantidad de debe mezclar de cada uno de los reactivos si el rendimiento es del 80%?Datos: Na = 23.0 uma; Br = 79.9 uma y P = 31.0

Se ajusta primero la reaccin y queda:3NaBr(s) + H3PO4(l) ---> 3HBr(g) + Na3PO4(s)

n(HBr) = 50,0/80,9 = 0,62 moles requieren los mismos moles de NaBr que en masa suponen:m(NaBr) = 0.62*102,9 = 63.8 g

Pero como el rendimiento de la reaccin es del 80% se requerir una cantidad mayor:m'(NaBr) = 63.8(100/80) = 79.8 g

En cuanto al cido fosfrico:n (H3PO4) = 0.62/3 = 0,21 moles pero como se utiliza un 40% en exceso sern:n' (H3PO4) = 0,21 + 0.21* 0,40 = 0,29 moles que en masa suponen:m (H3PO4) = 0.29 * 98 = 28.7 g

Se aplica el rendimiento de la reaccin:m' (H3PO4) = 28.7(100/80) = 35.8g

1.7 Una planta industrial quema 350 kg/da de carbn con un contenido en azufre del 0,5 %. Todo el azufre se convierte en SO2 y para evitar su emisin, se trata con carbonato clcico y oxgeno, dando como productos de reaccin sulfato clcico y dixido de carbono. Determinar la cantidad necesaria de caliza, con un 90 % en carbonato clcico, expresada en kg.

Datos: S (32 u.m.a.); Ca (40 u.m.a.)Contenido de S en el carbn: 350 * 0.05 = 1.75 kg, n (S) = (1.75103)/32 = 54.7 mol = n (SO2)La reaccin que tiene lugar es: SO2 + CaCO3 + 1/2 O2 ----> CaSO4 + CO2Segn la Estequiometra de la reaccin:n (SO2) = n (CaCO3 ) = 54.7 mol



m (CaCO3 ) = 54,7*100(100/90) = 6.06 kg de CaCO3

1.8 Una muestra de 0.1647 gramos de un hidrocarburo se quem en un tren de combustin de C-H para producir 0.5694 gramos de Co2 y 0.0826 gramos de H2O. Determinar la masa de C y H en la muestra y los porcentajes de estos elementos en el hidrocarburo.

C-H ----------------- CO2 + H2O0.1647 0.5694 0.0826

PM= C12 H2---2O232 0----16

44g/mol 18g/mol

44g CO2 ------ 12 g C0.5694 CO2---- X

X=0.15529 g de C18 g de H2O ------- 2 g de H0.0826 g de H2O --- X

X= 90177*10-3 gr de H

0.1647 g --- 100% 0.1677 g ----- 100%0.15529 g X 9.177*10-3 -- X

X=94.286 X=5.5719%R= 0.15529 g de C que equivale al 94.286% del hidrocarburo9.177*10-3 g de H que equivale al 5.5719% del hidrocarburo.

1.9 Una muestra de 1.000 gramos de un alcohol se quem en oxgeno para producir 1.913 gr de CO2 y 1.174 gr de H2O. El alcohol contena solo C, H y O. Cul es la frmula ms simple del alcohol?

Alcohol (C-H-O)------------- CO2 + H2O1.000 g 1.913g 1.174 g

PM= C12 H22O2-32 O16

44g/mol 18g/mol

44 g de CO2 ----- 12 g de C 18 gr de H2O -------- 2 gr de H1.913 g de CO2--- X 1.174 gr de H2O ---- X

X= 0.52 g de C X= 0.130 g de H

0.52+0.130+O=1 O= 0.035

n=g/PM nC= 0.52/12=0.043 nH= 0.130/1=0.130 nO= 0.35/16= 0.021relacin: C=0.043/0.021=2.04 H=0.130/0.021=6.1 O=0.021/0.021=1

R= La frmula ms simple es: C2H6O

1.10 El escatol se encuentra en el alquitrn y en las heces humanas. Contiene tres elementos: C, H y N. Tiene 82.40% en masa de C y 6.92% H. Su frmula ms simple es su frmula molecular. Cules son (a) la frmula y (b) el peso molecular del escatol?

100-82.40-6.92=10.68



82.40 g de C, 6.92 g de H, 10.68 g de NPM= C12, H---1, N---14n=g/PM nC=82.40/12=6.86 nH=6.92/1=6.92 nN=10.68/14=0.76relacin: C=6.86/0.76=9.02 H=6.92/0.76=9.10 N=0.76/0.76=1

a) La frmula del escatol es: C9H9NPM = C9=108

H9=9N =14

131g/mol b) El peso molecular del escatol es: 131g/mol

1.11. Cuando una mol de CuSO4*5H2O se calienta a 110 C, se pierden cuatro moles de H2O para formar CuSO4*H2O. Cuando se calienta a temperaturas superiores a 150 C, se pierde el otro mol de H2O. (a)Cuntos gramos de CuSO4*H2O se obtendran calentando 556 g de CuSO4*5H2O a 110 C? (b) Cuntos gramos de CuSO4 anhidro podran obtenerse calentando 556 g de CuSO4*dH2O a 180 C?

PM= Cu---63.54 H10---10S---32 O5---80

O4---64 90 g/mol CuSO4*5H2O=249.54g/mol159.54g/mol

1 mol de CuSO4*5H2O-------249.54 g 159.54 g de CuSO4 --- 1 molX --------556 g X --- 2.22 mol

X= 2.22 mol X= 354.17 g

18 g de H2O --- 1 mol 354.17 g de CuSO4X --- 2.22 mol + 39.96 g de H2O

X= 39.96 g de H2O 394.13 g de CuSO4*5H2O

a) 394.13 gr de CuSO4 * H2Ob) 354.17 gr de CuSO4

1.12 (a) Cuntos moles de molculas de ozono estn contenidos en 94 g de ozono, O3?, (b)Cuntos moles de tomos de oxgeno estn contenidos en 94 g de ozono?, (c)Qu masa de O2 contendra el mismo nmero de tomos de oxgeno que 94 g de ozono? (d)Qu masa de oxgeno de gas, O2, contendra el mismo nmero de molculas que 94 g de ozono?

PM= O3= 48g/molO2= 32g/mol

1 mol ----- 48 g de O3X------ 94 g de O3

X= 1.95 mol a) 1.95 moles de O3

1 mol de tomo de oxgeno ------- 16 g de OX ------- 282 g de O

X= 17.62 b) 17.62 moles de tomo de O

1 mol de O2 -------------- 32 g

17.62 moles de O2 ------ XX=563.84 g de O2 c) 563.84 g de O2



1 mol de molculas de O2 ----------- 32 g de O21.95 mol de molculas de O2 ------- X

X= 62.4 g de O2 d) 62.4 g de O2

1.13 El cloro gaseoso desplazar al in bromuro de una disolucin acuosa de bromuro potsico para formar cloruro potsico acuoso y bromo acuoso. Escribe la ecuacin qumica para esta reaccin. Qu masa de bromo ser producida si sufren la reaccin 0.361g de cloro?

Cl2 + 2KBr --------- 2KCl + Br2

PM: Cl2= 71 g/mol, 2KBr= 158 g/mol, 2KCl= 113.5 g/mol, Br2= 160 g/mol

71 g de Cl2 -----------160 g de Br20.361 g de Cl2 ------- X

X= 0.8135 gr de Br2

1.14 Calcular el nmero de molculas de propano, C3H8, que producirn 3.20 gramos de vapor al reaccionan con exceso de oxgeno, O2.

3CO2 + 4H2O + O2 ---------- C3H8 + 5O2

PM: 4H2O=72 g/mol, C3H8=44g/mol

4 moles de H2O ----- 72 gX------ 3.20 g

X=0.177 moles de H2O

4 moles de H2O ----- 1 moles de C3H80.177 molculas de H2O X

X= 0.044 moles de C3H81 mol ----------- 6.023x1023

0.044 mol ------ XX=2.650 x 10 22 molculas de C3H8

1.15 El superfosfato, un fertilizante soluble en agua, es una mezcla 1:2 en moles de Ca (H2PO4)2 y CaSO4. Se forma por la reaccin:

Ca3 (PO4)2 + 2H2SO4 ------------ Ca (H2PO4)2 + 2CaSO4

Tratamos 450 g de Ca3 (PO4)2 con 300 g de H2SO4. Cuntos gramos de superfosfato podrn formarse?

PM: Ca3(PO4)2=310 g/mol, 2H2SO4=196 g/mol, Ca(H2PO4)2=234 g/mol, 2CaSO4= 272 g/mol

450 g de Ca3 (PO4)2 300 g de 2H2SO4--------------------------- =1.45 g ----------------------- =1.53 g --- reactivo limitante310 g de Ca3 (PO4)2 196 g de 2H2SO4

310 g de Ca3(PO4)2 ------ 234 gr de Ca (H2PO4)2 450 g de Ca3(PO4)2 2H2SO4 ------ X

X= 339.677 g de Ca (H2PO4)2



Le adicionamos de igual manera el sulfato de calcio formado y resulta: 735 g de [Ca (H2PO4)2 + 2CaSO4]

1.16 El porcentaje de rendimiento para la reaccin:

PCl3 + Cl2 ----------- PCl5

Es 83.2%. Qu masa de PCl5 sera de esperar de la reaccin de 56.7 g de PCl3 con exceso de cloro?PM: PCl3= 137.5 g/mol, Cl2= 70 g/mol, PCl5= 208.5 g/mol

137.5 g de PCl3 ----- 208.5 g de PCl55607 g de PCl3 ------ X

X = 85.978 g de PCl5

Rendimiento real = (rendimiento reaccin * rendimiento terico)/ 100Rendimiento real = (83.2*85.978)/100 = 71.53 g de PCl5

1.17 El xido de etileno,C2H4O, un fumigante usado a veces por los exterminadores, se sintetiza con un rendimiento del 88.1% por reaccin de la etilenbromhidrina, C2H5OBr, con hidrxido sdico:

C2H5OBr + NaOH --------------> C2H4O + NaBr + H2O

Cuntos gramos de etilenbromhidrina se consumirn en la produccin de 383 g de xido de etileno, con un rendimiento del 88.1%?

PM: C2H5OBr= 125 gr/mol, NaOH= 40 gr/mol, C2H4O=44 gr/mol

125 g de C2H5OBr --------- 44 g de C2H4OX --------- 383 g de C2H4O

X= 1088.06 g de C2H5OBr

1088.06 g de C2H5OBr -------- 88.1 %X --------- 100 %

X= 1 235 g de C2H5OBr

1.18 a) Cuntos gramos de NaCl se obtienen a partir de 4.68 g de Na, suponiendo que hay suficiente Cl2 para reaccionar con todo el Na? b) cuntos g de Cl2 se necesitan para reaccionar con 4.68 g de Na? c) para producir 39.6 g de NaCl de cuntos g de Na se debe de partir, si la reaccin es cuantitativa y hay suficiente Cl2 disponible?

2 Na + Cl2 ---> 2 NaCla) m Na = 4.68 g

MA Na = 23 gn Na = (m Na) / (MA Na) n Na = (4.68 g) / (23 g/mol)n Na = 0.2035 mol

2 moles de Na ------> 2 moles de NaCl 0.2035 mol de Na ---> x

x = 0.2035 moles de NaCl

m NaCl = (PM NaCl)(n NaCl)



m NaCl = (58.5 g/mol)(0.2035 mol)m NaCl = 11.9 g

b) m Cl2 = (m NaCl) - (m Na)m Cl2 = (11.9 g) - (4.68 g)m Cl2 = 7.22 g

c) 11.9 g de NaCl -------> 4.68 g de Na39.6 g de NaCl ------> x

x = 15.58 g de Na

1.19 El fosfato de calcio slido, Ca3(PO4)2, reacciona con el cido sulfrico, H2SO4, para producir sulfato de calcio, Ca SO4 , y cido fosfrico, H3PO4. a) Cuntos gramos de cido sulfrico se requieren para reaccionar con 212.4 g de fosfato de calcio? b) a partir de 212.4 g de fosfato de calcio cuntos gramos de cido fosfrico pueden obtenerse? c) si se producen 135.4 g de cido fosfrico cuntos gramos de sulfato de calcio se forman tambin? d) para producir 135.4 gramos de cido fosfrico cuntos gramos de fosfato de calcio se necesitan?

Ca3(PO4)2 + 3 H2SO4 -----> 3 Ca SO4 + 2 H3PO4

a) masa del Ca3(PO4)2 = 212.4 gPM = 310 g/mol del fosfato de calcioPM = 98 g/mol del cido sulfricon Ca3(PO4)2 = (212.4 g)/(310 g/mol) = 0.685 moles

1 mol de Ca3(PO4)2 ----> 3 moles de H2SO40.685 mol de Ca3(PO4)2-----> x

x = 2.055 moles de H2SO4

masa H2SO4 = (2.055 moles)(98 g/mol) = 201.44 g de H2SO4

b) PM Ca SO4 = 136 g/mol

1 mol de Ca3(PO4)2 -------> 3 moles de Ca SO40.685 mol de Ca3(PO4)2 -------> x

x = 2.055 moles de Ca SO4

m Ca SO4 = (n)(PM) = (2.055 moles de Ca SO4)(136 g/mol)= 279.5 g de Ca SO4

c) n H3PO4 = (135.4 g)/(98 g/mol) = 1.382 moles

1 mol de Ca3(PO4)2------> 2 moles de H3PO4x -----------> 1.382 mol de H3PO4

x = 0.691 moles de Ca3(PO4)2

m Ca3(PO4)2 = (0.691 mol)(310 g/mol) = 214.21 g de Ca3(PO4)2

1.20 Cuando se calienta y se pasa una mezcla de gases metano, CH4, amoniaco, NH3, y oxgeno, O2, sobre un calentador con platino (catalizador), se forman cianuro de hidrogeno (HCN) gaseoso y vapor de agua. Si la mezcla contiene 22.5 g de metano, 30 g de amoniaco y 45 g de oxgeno a) cul reactivo es limitante? b) cuntos gramos de cada uno de los dems



reactivos sobraran despus de terminar la reaccin? c) cuntos gramos de HCN se formaran? d) cunta masa total de los reactivos se desperdicia formando agua?

2 CH4 + 2 NH3 + 3O2 ---> 2 HCN + 6 H2

a) masa del CH4 = 22.50 g PM = 16 n = m/PM ; n = 1.406 moles masa del NH3 = 30 g PM = 17 n = m/PM; n = 1.765 moles masa del O2 = 45 g PM = 32 n = m/PM; n = 1.406 moles

Como 2 moles de CH4 requieren de 2 moles de NH3 para producir 3 moles de O2entonces x moles de CH4 requieren de y moles de NH3 para producir 1.406 moles de O2

x = y = (1.406) (2) / 3 = 0.937 moles

como se observa que hay excedente de metano y de amoniaco, entonces el reactivo limitante es el oxgeno.b) Excedente de CH4 = (1.406 0.937) moles = 0.469 moles de CH4

Excedente de NH3 = (1.765 0.937) moles = 0.828 moles de NH3

c) 2 moles de CH4 --------> 2 moles de HCN 1.406 moles de CH4 --> x

x = 1.406 moles de HCN

m HCN= (1.406 moles)(27 g /mol) = 37.9 g de HCN

d) Para obtener agua se necesita oxgeno, pero en este caso es el reactivo limitante, por lo que no hay forma de que se produzca agua.

1.21 El aluminio metlico reacciona vigorosamente con el Bromo lquido, formando Bromuro de Aluminio slido. a) si se usa un exceso de Br2, cul es el rendimiento terico de AlBr3 a partir de 3.5 g de Al? b) si se obtienen 30.2 g de AlBr3, cul es el rendimiento porcentual? c) suponiendo que el rendimiento porcentual promedio es de 86% cuntos gramos de Al se requieren para preparar 25 g de AlBr3?

2 Al + 3 Br2 -----> 2 AlBr3

a) MA Al = 27 g/mol, n = m/MA = (3.5 g Al)/ (27 g/mol) = 0.1296 moles de AlMA Br = 80 g/molPM AlBr3 = 267 g/molComo 2 mol Al producen 2 mol AlBr3, entonces 0.1296 moles de Al producirn 0.1296 moles de AlBr3Rendimiento terico AlBr3 = masa =(0.1296 moles)(267 g/mol) = 34.61 g

b) 34.61 g AlBr3 ------------> 100%30.2 g AlBr3 -------------> x

x = 87.25 % de rendimiento

c) 86% ---------> 25 g AlBr3100% --------> x x = 29.07 g de AlBr3

2 mol Al producen 2 mol AlBr3 (2)(27) g Al -----> (2)(267) g AlBr3

x ---------> 29.07 g AlBr3 x = 2.94 g de Aluminio puro



1.22 Un xido de Nitrgeno contiene 63.65% de Nitrgeno ese compuesto es: NO2, N2O o N2O5?

MA Nitrgeno = 14 gr/molMA Oxigeno = 16 g/molPM NO2 = 46 g/molPM N2O = 44 g/molPM N2O5 = 108 g/mol

1 mol de NO2 que pesa 46 g ------------>100 %contiene 1 mol de N que pesa 14 g---------> x

x= 30.43% de N en NO2De igual manera:NO2 = (14 / 46)(100) = 30.43% de NN2O = (28 / 44)(100) = 63.64% de NN2O5 = (28 / 108)(100) = 25.92% de N

El compuesto es N2O con 63.64% de N

1.23 Una muestra de 41.5 gramos de un compuesto desconocido contiene 0.27 mol de Carbono y 1.08 moles de Cloro. Determina su frmula emprica.

masa del compuesto desconocido= 41.5 gnmero de moles de C = 0.27 molnmero de moles de Cl = 1.08 molmoles totales = n Cl + n C = 0.27 moles + 1.08 moles = 1.35 moles

Se dividen los moles del cloro entre los moles totales y se multiplican por 100%, se hace lo mismo con el carbono:% de Cl = (1.08 mol/1.35 mol.)(100%) = 80%% de C = (0.27 mol/1.35 mol.)(100%) = 20%Y se dividen entre la cantidad menor para sacar los valores.Cl = 80/20 = 4 entonces, el compuesto es: CCl4 (tetracloruro de carbono)C = 20/20 = 1

1.24 Una muestra impura de NaCl que contiene 32.4% de Na. Suponiendo que las impurezas no contienen sodio Qu porcentaje de NaCl est presente en la muestra impura?

Base de clculo = 100 g de muestra impuracontiene 32.4 g de Naen una mol de NaCl est una mol de Na

58.5 g NaCl ----> 23 g Nax -----> 32.4 g Nax= 82.4 g de NaCl, es decir: 82.4 % de NaCl

1.25 Una muestra de 6.38 g de cloruro de calcio hidratado, CaCl2 nH2O, se calent hasta eliminar toda el agua de hidratacin. El residuo de cloruro de calcio anhidro, CaCl2, tena 4. 82 g de masa. En la frmula del CaCl2 nH2O cunto vale n?

m CaCl2 nH2O= 6.38 gm CaCl2 calentado (perdi el agua) = 4.82 gPM CaCl2 = 111 g/molPM agua = 18 g/mol



masa del agua perdida por calentamiento= 6.38 g - 4.82 g = 1.56 gcomo n = m/PM; n agua = m agua/PM agua = (1.56 g) / (18 g/mol) = 0.086 gEntonces se hace lo mismo con el CaCl2 ,n CaCl2 = 4.82 g/111 g = 0.043 moles

valor de n en CaCl2 nH2O = n CaCl2 nH2O / n CaCl2 = 0.086 mol/0.043 mol = 2

1.26 El anlisis de gases de combustin de un compuesto que solo contiene carbono e hidrgeno, arroj el resultado de: 0.04977 g de CO2 y 0.02444 g de H2O a) cul es la frmula emprica del compuesto? b) su masa molecular es de 72 uma, cul es la frmula molecular? c) qu cantidad de masa se quem?

a) m CO2 = 0.04977 gm H2O = 0.02444 gPM CO2= 44 g/molPM H2O = 18 g/mol

44 g CO2 ---> 12 g de C 0.04977 g ---> x

x = 0.01357 g de C18 g de H2O -----> 2 g de H 0.02444 g -------> x

x = 0.002715 g de H

n de C = m C/ MA C = (0.01357 g C) / (12 g/mol) = 0.001131 mol de Cn de H = m H/ MA H = (0.002715 g H) / (1 g/mol) = 0.002715 mol de H

Y se divide entre la cantidad menor:C = (0.001131)/(0.001131) = 1 H = (0.002715)/(0.001131) = 2.4 => se multiplica por 5 para hacerlo nmero enteroC = (1) (5) = 5 tomos de carbonoH = (2.4)(5) = 12 tomos de hidrgeno =>entonces, la frmula mnima es C5H12 (pentano)

PM compuesto = 72 uma, que es el peso molecular de C5H12, por lo que esta es la frmula molecular.

1.27 Se analiz una muestra de mineral de plata convirtindolo en AgCl. Se obtuvo 0.294 g de AgCl a partir de 35.4 g de mineral. Calcula el porcentaje en masa de Ag en el mineral.

MA Ag = 107.8 g/molMA Cl = 35.5 g/molPM AgCl = 143.3 g/mol

n AgCl = m AgCl /PM AgCl = (0.294 g)/(143.3 g/mol) = 0.00205 mol de AgCl1 mol AgCl ----> 1 mol Ag

0.00205 mol AgCl ----> x x = 0.00205 mol Ag

masa Ag = (n Ag) (PM Ag) = (0.00205 mol)(107.8 g/mol) = 0.221 g35.4 g de mineral ----> 100%

0.221 g Ag ----> y y = 0.625 % de Ag en el mineral

86827763 lectura tema1 introduccion quimica

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