apuntes de química

Apuntes de química general I

CONTENIDO

1. Mezclas, compuestos y elementos

1.1. Sistema internacional de unidades1.2. Medición de propiedades1.3. Análisis dimensional1.4. Propiedades de la materia1.5. Clasificación de la materia1.6. Mezclas1.7. Elementos1.8. Compuestos

UNIDAD II. EstequiometríaUNIDAD II. Estequiometría

2. Estequiometría

2.1. Ley de la conservación de los elementos2.2. Ley de la conservación de la masa2.3. Ley de la composición constante2.4. Ley de las proporciones definidas para reacciones2.5. Ley de las cantidades equivalentes

UNIDAD III. Estado GaseosoUNIDAD III. Estado Gaseoso3. Estado gaseoso

3.1. Estados de la materia3.2. Relaciones presión-volumen-temperatura para un gas ideal3.3. Mezclas gaseosas3.4. Estequiometría de reacciones químicas en las que intervienen gases3.5. Mezclas de gases y vapores de líquidos3.6. Teoría cinética de los gases ideales3.7. Gases Reales

UNIDAD IV. Estado líquidoUNIDAD IV. Estado líquido4. Estado líquido

4.1. Origen del estado líquido

4.2. Propiedades de los líquidos: densidad, volatilidad, temperatura de ebullición, temperatura de fusión, viscosidad, tensión superficial y capilaridad

4.3. Presión vapor

4.4. Ecuación de Clapeyron4.4.1. Diagrama de fases

1

4.4.2. Equilibrio líquido-vapor4.4.3. Equilibrio sólido-líquido4.4.4. Cálculo del punto triple

UNIDAD V. Estructura atómica de la materiaUNIDAD V. Estructura atómica de la materia

5. Estructura atómica de la materia

5.1. Fundamentos de teoría atómica5.1.1. Concepciones de la estructura atómica desde la antigüedad hasta Dalton5.1.2. Röntgen y el tubo de rayos catódicos5.1.3. Thompson y el descubrimiento del electrón5.1.4. Descubrimiento de la radioactividad

5.2. Modelos atómicos5.2.1. Modelo de Thompson5.2.2. Modelo de Rutherford

5.3. Naturaleza ondulatoria de la luz5.3.1. Fundamentos de teoría cuántica de Max Planck5.3.2. Espectros de emisión y absorción5.3.3. Modelo de Bohr para el átomo de hidrógeno

5.3.3.1. Series de emisión del hidrógeno5.3.3.2. Ecuación de Rydberg5.3.3.3. Postulados de la teoría de Bohr

5.4. Efecto fotoeléctrico5.4.1. Celda fotoeléctrica5.4.2. Ecuación de Einstein para el efecto fotoeléctrico5.4.3. Fenómeno inverso al efecto fotoeléctrico5.4.4. Teoría de Broglie

5.5. Teoría de la relatividad especial5.5.1. Relatividad el espacio y el tiempo5.5.2. Dilatación del tiempo5.5.3. Contracción de la longitud5.5.4. Dilatación de la masa5.5.5. Relación masa-energía5.5.6. Confirmación experimental de la teoría de la relatividad especial

5.6. Teoría atómica moderna5.6.1. Principio de incertidumbre5.6.2. Ecuación de Schödinger

5.6.2.1. Números cuánticos5.6.3. Distribución electrónica

5.7. La tabla periódica de los elementos

2

5.7.1. Razón de la tabla periódica5.7.2. Elementos normales y de transición5.7.3. Propiedades periódicas

5.7.3.1. Electronegatividad5.7.3.2. Potencial de ionización5.7.3.3. Carácter oxidante o reductor5.7.3.4. Estados de oxidación

5.8. Naturaleza del enlace químico5.8.1. Enlace iónico

5.8.1.1. Radio iónico5.8.2. Enlace covalente5.8.3. Enlace polar

5.9. Estructura molecular5.9.1. Fórmulas de Lewis

5.9.1.1. Electrones de valencia5.9.1.2. Regla del octeto5.9.1.3. Expansión del octeto5.9.1.4. Cargas formales5.9.1.5. Resonancia

5.9.2. Geometría molecular5.9.2.1. Hibridación de orbítales5.9.2.2. Teoría de repulsión del par electrónico no compartido5.9.2.3. Geometrías moleculares5.9.2.4. Polaridad de las moléculas

5.9.2.4.1. Momento de dipolo

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UNIDAD 1.

1.- Cifras significativas.

Cada medida que se hace tiene un grado de error o de incertidumbre, la magnitud de este error depende del aparato que se utilice y de la maestría con que lo usemos.

Ejemplo: Medir un volumen de 6cm3.

a) Si utilizamos una probeta de 100ml se tiene un grado de error de ±1cm3.

100 ml

6 ml

V1 = 6cm3 una cifra significativa.

b) Si utilizamos una probeta de 10cm3 se tiene un error de ±0.1cm3.

10 ml

6 ml

V2= 6.0cm3 dos cifras significativas

c) Si utilizamos una bureta de 50cm3 se tiene un grado de error de ±0.01cm3.

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bureta 50 ml

Volumen = 6cm3

V3= 6.00cm3 tres cifras significativas.

Cifras significativas

Son aquellas que incluyen todas las cifras que son conocidas con certidumbre y además otra que es una aproximación.

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Representación exponencial.

Si el punto se recorre hacia la izquierda del punto, se multiplica por 10n donde n representa

el número de espacios que se recorrió el punto.

500 5.00*102.

2500 2.5*103.

35600 3.56*104.

Ahora bien si el punto se recorre se recorre hacia la derecha, se multiplica por 10-n.

0.0003 3.0*10-4.

0.0035 3.5*10-3

0.00000356 3.56*10-6

Redondeo de un número.Un número se redondea hasta el número deseado de cifras significativas eliminando

los demás dígitos de la derecha.

a) Si la cifra que le sigue al último número a detenerse es menor que 5 todas las cifras no deseadas se descartan y el último número se deja sin modificación.

5.353 5.35/3 5.35 <-----número redondeado

b) Si la cifra que le sigue al último número que se va a retener es mayor que 5 o 5 con otros dígitos que le siguen, el último número se aumenta en 1 y las cifras restantes se descartan.

3.8758 3.875/8 3.786 númeroRedondeado

c) Si el último número que le sigue a la última cifra a retenerse es 5 y sólo hay ceros después del 5 el 5 se descarta y la última cifra se aumenta en 1 si es impar y se deja sin modificación si es par.

Al sumar y restar, el resultado no puede tener mas dígitos a la derecha del punto decimal que cualquiera de los números originales.

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En las multiplicaciones y divisiones el resultado debe informarse con el mismo número de cifras significativas que la medición que tiene menos cifras significativas. Por ejemplo, el área de un rectángulo cuyos lados miden 6.221 cm y 5.2 cm

Área = 6.221*5.2= 32.349 = 32cm2

Sistema de unidadesSistema internacional de unidades o sistema S.I.

El sistema S.I. que viene a ser una ampliación del sistema métrico decimal fue adoptado en 1960 por la 11 conferencia general de pesas y medidas. Este sistema esta construido a partir de 7 unidades básicas, representando cada una de ellas una magnitud física en particular:

Magnitud física Unidad símbolo

Longitud Metro m

Masa kilogramo Kg.

Tiempo Segundo s

Temperatura Kelvin K

Cantidad de sustancia Mole mol

intensidad de corriente Ampere A

intensidad lumínica Candela cd

UNIDADES BASICAS

Metro. Se definió en 1960 igual a 1650763.73 veces la longitud de onda de una cierta línea de la región rojo-naranja del espectro de emisión del criptón 86.

Kilogramo. Es la masa de agua contenida en un decímetro cúbico a las condiciones del punto triple. (Agua destilada)

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sólido

líquido

gas

punto triple

P

T

1 dm3

Segundo. El segundo se determino en 1967 como el tiempo que tardan en reproducirse 9162631770 periodos de una determinada línea del espectro de microondas del cesio 133.

Número de veces que pasa en un tiempo determinado

Kelvin. Es 1/273.16 del intervalo de temperatura del cero absoluto y el punto triple del agua.

Mol. Es la cantidad de sustancia que contiene el mismo número de entidades elementales como átomos hay en 12g de carbono 12.

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Prefijo Símbolo factor de conversión

Exa E 1*1018

Peta P 1*1015

Tera T 1*1012

Giga G 1*109

Mega M 1*106

Kilo K 1*103

Hecto H 1*102

Deca Da 1*101

unidad fundamental 1*100

Deci D 1*10-1

Centi c 1*10-2

Mili m 1*10-3

Micro µ 1*10-6

Nano n 1*10-9

Pico p 1*10-12

Fento f 1*10-15

Atto a 1*10-18

Tabla de prefijos

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Unidades derivadas del sistema internacional

Magnitud física Nombre de la unidad

Símbolo Definición

Área metro cuadrado m2

Volumen metro cúbico m3

Densidad kilogramometro cúbico

Kg/m3

Velocidad metrosegundo

m/s

Aceleración metrosegundo cuadrado

m/s2

Fuerza Newton N

Presión Pascal Pa

Energía Joule J

Potencia Watt W

Carga eléctrica Coulomb C

Diferencia de potencial eléctrico

Volt V

resistencia eléctrica Ohm Ω

Frecuencia Hertz Hz

Unidades derivadas del sistema internacional

Conversión de unidades del sistema internacional en otras unidades.

Magnitud Física Nombre Símbolo EquivalenciaLongitud Pulgada In, plg 2.54*10-2 mLongitud Ángstrom A° 1.0*10-10 mMasa Libra Lb 0.45359 KgPresión Atmósfera Atm 1.01325*105 PaPresión Torricelli Torr 133.32 PaEnergía Unidad térmica

BritánicaBTU 1.055*103 J

Energía Kilowatt-hora Kwh. 3.6*106 JEnergía Caloría Cal 4.185 J

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Análisis dimensionalEs una técnica de resolución de problemas que utiliza las unidades de las dimensiones que intervienen en dicho problema.

a) Cualquier ecuación entre las magnitudes físicas debe ser dimensionalmente correcta.Masa de A + masa de B = masa de C6Kg. + 10 Kg. =16 Kg. Dimensionalmente correcta.

b) Sólo podemos sumar magnitudes físicas con las mismas unidades.

15 m +25 cm. =15m +25cm15 cm. + 25 cm. =40 cm.

c) los argumentos de todas las funciones logarítmicas o exponenciales deben de ser números adimensionales, ya que sólo en estos casos se definen las funciones matemáticamente.

Log (25 m/ cal) = no tiene resultado puesto que el logaritmo tiene dimensiones (unidades m/cal)

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Por ejemplo para la ecuación que caracteriza el comportamiento de los gases perfectos (llamados ideales) se tiene que:

Donde las unidades de la presión pueden ser atmósferas, Pascales Kgf/cm2, lbf/plg

2.

La unidad de la temperatura es K.El volumen se puede expresar en m

3, litros, ft

3

El numero de moléculas en moles, Kg-mol, lb-mol.Por lo tanto las unidades de la constante R tendrá diferentes unidades para que la ecuación se consistente dimensionalmente

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Conversión de unidades.Se utiliza un factor de conversión dimensionado "F" que sea igual a la unidad.

1m =100cm 1pulgada=2.54cm

F1m

100cm1 F

1pulgada2.54cm

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1.- Expresar 3.69cm en:

a) m d) µmb) nm e) Mmc) mm f) Tm

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2.- La unidad Ángstrom (Å) se define como equivalente a 10-10

m, (no es una unidad de S.I.)a) ¿Cuántos picómetros son iguales a 1 Å?b) ¿Cuántos nanómetros son iguales a 1 Å?c) El radio de un átomo de cloro es de 0.99 Å ¿Cuál es la distancia en nanómetros y

picómetros?

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3.- Un átomo de oro tiene un diámetro de 0.288nm.

a) ¿Cuánto mide una fila de 6.022*1023 átomos de oro expresados en metros, kilómetros y millas?b) ¿Cuánto tiempo necesita un avión, cuya velocidad es 1000 Km/hr para recorrer esta distancia?

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4.- De acuerdo a estimaciones 1 gr. de agua de mar contiene 4 pgr de Au. Si la masa

total de los océanos es de 1.6 * 1012

Tg. ¿Cuántos gramos de oro se hallan presentes en los océanos de la tierra?

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5.- Un combustible tiene un calor de combustión de 42.1 Kcal/mol. 1mol de dicho combustible son 320gr. Calcule:a) Calorías desprendidas cuando se quema un megagramo de este material.b) Ergios a los que se corresponden estas calorías.c) KiloJoules a los que se corresponden estas calorías.

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6.- Un auto deportivo rinde 29 millas por galón y tiene un tanque de gasolina con una capacidad de 41lt.a) ¿Que distancia puede recorrer con un tanque de gasolina?b) ¿Cuanto tendría que pagar en gasolina en un recorrido de 650 millas, si el galón de gasolina cuesta $1.39?

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7.- Una muestra de sangre humana fue diluida 200 veces su volumen inicial y enseguida fue examinada al microscopio. El espesor de la muestra de sangre diluida que queda entre el portaobjetos y el cubreobjetos es de 0.10mm, y el número de glóbulos rojos promedio contados en la cuadricula del cubreobjetos fueron de 30, el valor de la arista de cada cuadricula es de 100 µm.

a) ¿Cuántos glóbulos rojos hay en cada mm3 de sangre?b) El promedio de vida de los glóbulos rojos es de 1 mes, el volumen sanguíneo en un adulto es de 5lt ¿Cuántos glóbulos rojos deben de producirse en la región ósea correspondiente cada segundo?

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***8.- Encontrar las dimensiones de una puerta sabiendo que 1 de sus lados es 80cm mayor que el otro, y que si se aumentan sus dimensiones en 20cm el área se

incrementa en 6000cm2.

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9.- Un hombre promedio necesita aproximadamente de 2mgr de riboflavina (vitamina B2) al día ¿Cuántas Lb de queso deberá consumir por semana, si esta fuera su única fuente de vitamina B2, si el queso contiene 5.5 µgr de B2 por gramo?

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10.- Una reacción necesita 12.4gr de una sustancia X, que solo se encuentra disponible en una mezcla que contiene 93.2 g de X por cada 100 g de mezcla. ¿Cuantos gramos de la mezcla se necesitan para obtener la cantidad de X pedida?

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11.- Suponer que el depósito de gasolina del coche tiene 165 galones y el precio de la gasolina es de $0.315 por litro. ¿Cuanto costara llenar el deposito?

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12.- Cuando se metaboliza una cerveza ligera, 58 de cada cien calorías se convierten en energía útil. Si una botella de 1 onzas produce 204 KJ de energía útil. ¿Cuantas calorías nutricionales tiene la botella? (1caloría nutricional = 1KCal)

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13.- Un cierto proceso químico necesita cada día de 157 galones de agua pura. El agua disponible contiene 11ppm en masa de sal (es decir, por cada 1000,000 de partes de agua, 11 partes so de sal). ¿Qué masa de sal debe de ser eliminada cada día? Un galón de agua pesa 3.67Kg.

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14.- En estados unidos, el agua empleada para irrigación se mide en acres-pie. Un

acre-pie de agua cubre 1 acre hasta una profundidad de 1 pie. Un acre mide 4840yd2. Un acre-pie es suficiente para abastecer dos hogares típicos durante 1 año. El agua desalinada cuesta cerca de $2000 por acre -pie.a) ¿Cuanto cuesta el litro de agua desalinada?b) ¿Cuanto tendría que pagar un hogar al día si esta fuera la única fuente de agua?

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15.- La concentración máxima permisible de monóxido de carbono es el aire urbano

es de 10mg/m3 durante un periodo de ocho horas. En este nivel, ¿que masa de monóxido de

carbono en gramos esta presente en una habitación que mide 8*12*20 ft3?

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16.- En un punto dado de su órbita, la tierra está a 92.98 millones de millas del sol (de centro a centro). El radio del sol es de 432000 millas y el de la tierra 3960 millas. ¿Cuanto le lleva a la luz de la superficie del sol alcanzar la superficie de la tierra? La

velocidad de la luz es de 3*108 m/s.

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17.- Una moneda de 25 centavos de dólar tiene una masa de 5.67gr y un espesor aproximada de 1.55mm.a)¿Cuantas de estas monedas tendrían que apilarse para alcanzar una altura de 575 pies, la misma que tiene el monumento a Washington?b) ¿Cuanto pesaría?c) ¿Cuanto dinero contendría la pila?d) En 1994 la deuda nacional de Estados Unidos era de 4.6 billones de dólares ¿Cuantas pilas como esta se necesitarían para saldar esta deuda?

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18.- El dólar de plata Morgan tiene una masa de 26.73gr. Por ley, se requería que esta moneda tiene 90 gr de plata por cada cien gramos de moneda, siendo el resto cobre.

a) Cuando la moneda se acuño a finales del siglo XIX, la onza troy(31.1gr) de plata costaba $1.18. A este precio, ¿cuanto valía la plata de la moneda.

b) Hoy día la plata se venden $3.70 la onza troy. ¿Cuantos dólares de plata se requieren para obtener $25 de plata pura.

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19.- Encontrar las dimensiones de una puerta sabiendo que 1 de sus lados es 80cm mayor que el otro, y que si se aumentan sus dimensiones en 20cm el área se incrementa a

6000cm2.

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20.- Una pieza de tubo capilar se calibro de la siguiente manera, una muestra de tubo peso 3.247gr. UN hilo de mercurio se insertó es el tubo ocupando una longitud de 23.75mm, visto bajo un microscopio, el peso del tubo con el mercurio fue de 3.489gr. Suponiendo que la parte interna del capilar es un cilindro uniforme; encuentre el diámetro interno del capilar expresado en µm.I .- Resumen acerca de cifras significativas, análisis dimensional, y ejercicios extras de estos temas. El resumen y los problemas se deberán anexar al cuaderno, el cual se revisara al final del capítulo.

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Estudio de la materia.Propiedades de la materia

1.- Propiedades intensivas. Son aquellas que no dependen de la cantidad de materia considerada, ejemplo: temperatura, densidad, concentración, peso específico, índice de refracción.

2.- propiedades extensivas. Son aquellas que dependen de la materia a considerar; volumen, masa, peso, cantidad de calor.

a) Masa. Es una propiedad extensiva absoluta, porque no depende de un sistema gravitatorio.

b) Pesar. Es la medición del contenido de masa de un cuerpo.c) Peso. Es la fuerza con que un cuerpo es atraído por un sistema gravitatorio dado,

por lo tanto es una propiedad extensiva, pero relativa porque depende del sistema gravitacional en el que se considere. El peso en la tierra varía con la distancia del cuerpo al centro de la tierra.

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En el sistema ingles

d) Densidad. Es el contenido de masa en la unidad de volumen, la densidad para sólidos y líquidos se considera solamente como función de la temperatura, y la de los gases es función de temperatura y presión.

= f(T) para líquidos y sólidos

= f(T,P) para gases

La densidad se mide en

S.I. Kg/m3 y g/cm3 y en el ingles Lbm/ft3

e) Gravedad específica. Es una relación de la masa de una sustancia contenida en un volumen respecto a la masa de un volumen igual de agua a 4°C.

Se corresponde a una relación de densidades.

m Hg = 50cm3 * 13.6g/cm3 = 680g

m H2O = 50cm3 * 1 g/cm3 = 50g

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En el sistema ingles usualmente se expresa la densidad en Lb/ft3.

a) ¿Cuál es la densidad del agua en el sistema ingles?a) ¿Cuál es la gravedad especifica del Hg en el sistema ingles?

Tenemos un factor directo para transformar a Lb/ft3.

b)

La gravedad específica de una sustancia es la misma en cualquier sistema de unidades.

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Peso específico. Es la fuerza con que la masa de una sustancia contenida en una unidad de volumen es atraída por la gravedad en un sistema gravitacional.

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19.- Un barril tiene una capacidad de 200 Lb de agua o 132 Lb de gasolina.a) ¿Cuál es la gravedad específica de la gasolina?

b) ¿cuál es la densidad de la gasolina en g/cm3 y Lb/ft3?c) ¿Cuál es la capacidad del barril?

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20.- Un carro tanque contiene una solución acuosa de ácido sulfúrico y la gravedad específica de la solución es de 1.84. Encuentre la densidad de esta solución en ambos sistemas. La composición de la solución es de 95.7 gramos son de ácido y el resto para completar 100 son de agua. ¿En cuántas Lb de esta solución habrá 200Lb de ácido sulfúrico

puro?¿ En cuantos ft3 de la solución estarán las 200Lb de ácido?

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21.- Una pieza de tubo capilar se calibro de la siguiente manera, una muestra de tubo peso 3.247gr. Un hilo de mercurio se insertó es el tubo ocupando una longitud de 23.75mm, visto bajo un microscopio, el peso del tubo con el mercurio fue de 3.489gr. Suponiendo que la parte interna del capilar es un cilindro uniforme; encuentre el diámetro interno del capilar expresado en µm.

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***22.- Un frasco de 1 L se lleno con dos líquidos A y B cuya gravedad especifica es de 0.8 y 1.8, respectivamente. La gravedad de la mezcla es 1.4. ¿Que volumen de cada liquido se utilizo para formar la mezcla?

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23.-Un matraz de vidrio "peso" 20.2376gr cuando estaba vacío y 20.3102 cuando se lleno hasta una cierta marca con agua a 4°C. Posteriormente, el mismo matraz se seco y se lleno hasta la misma marca con una solución a 4°C; esta vez se encontró que el matraz "peso" 20.3300gr ¿Cuál es la densidad de la solución ?

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24.- Una muestra de ácido sulfúrico concentrado contiene 95.7% en peso de H2SO4

y su densidad es 1.84gr/cm3.a) ¿Cuántos gramos de H2SO4 puro contiene 1 litro de ácido?b)¿Cuantos cm3 de ácido contiene 100gr de H2SO4 puro?

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25.- Un tubo cilíndrico con una longitud de 15 cm. se llena con etanol. se determina que la masa de etanol necesaria para llenar el tubo es de 9.64gr. Calcule el diámetro interior del tubo en cm. La densidad del etanol es d 0.789gr/ml.

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26.- Un tubo muy largo con un área transversal de 1cm2. Se lleno con Hg hasta una altura de 76cm ¿A que altura permanecerá el agua en este tubo, si se llenara con una masa

igual a la de mercurio?. La densidad del mercurio es 13.6gr/cm3 y del agua 1gr/cm3.

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27- El contenido medio de bromo en el agua de océano es de 65ppm, es decir, en 1000,000 de gramos de agua hay 65 gramos de bromo.

Suponiendo que todo el bromo puede ser recuperado. ¿Cuantos galones de agua de mar tienen que ser tratados para producir 1Lb de bromo. Suponga que la densidad del agua es de 1gr/ml.

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28.- El contenido de HCl en 20cm3 de una solución es de 8.36g. La densidad de

dicha solución a cierta temperatura es de 1.18g/cm3. Calcule: a) los gramos de HCl por

cada cm3 de solución. b) Composición porciento masa de la solución.

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29.- Una porción de oro tiene una masa de 1.93mg, y se va a laminar en forma de

una película que cubra un área de 14.5cm2.a) Calcule el volumen de los 1.93g de oro.b) El espesor de la lámina medida en Å.

La densidad del oro es de 19.3g/cm3.

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30.- La masa de un recipiente vacío es 77.664gr. La masa del recipiente lleno de agua es 99.646gr.

a)Calcule el volumen del recipiente, usando agua = 1gr/cm3.b)Una pieza de metal se añade al recipiente vacío y la masa combinada fue de 85.308gr. Calcule la masa del metal.c) El recipiente con el metal se lleno de agua y la masa total es 106.442gr. ¿Que masa de agua se añadió?d) ¿Cual es la masa del metal?e) ¿Cual es la densidad del metal?

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31.- Un recipiente cilíndrico con radio r y altura h tiene un volumen de ∏r2h.a) Calcule el volumen en centímetros cúbico de un cilindro de radio 16.5cm y altura 22.3cmb) Calcule el volumen de un cilindro con un radio de 6.3 pies y una altura de 2 pies.c) Calcule la masa en Kg de un volumen de mercurio igual al volumen del inciso b). La densidad del mercurio es 13.6gr/cm3.

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32.- a) Se nos da un frasco que contiene 2.36ml de un líquido amarillo. La masa total del frasco y el líquido es 5.26. El frasco vacío pesa 3.01gr. Calcule la densidad del líquido.b) El mercurio se vende por "frasco', una unidad que tiene 34.5Kg. Calcule el volumen de

una botella de mercurio si la densidad del metal es 13.6gr/cm3.

c) Una esfera de latón tiene un radio de 2.37cm. Si la densidad del latón es de 8.47gr/cm3.

¿Qué masa tiene la esfera (El volumen de una esfera es 4/3∏r3).

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33.- Un catalizador que se utiliza para reacción química es un material poroso cuya

superficie interna es 800m2/m3 de material total.El 50% del volumen son poros y el otro 50% es material sólido. Considerando que los poros son tubos uniformes cilíndricos y que el área reportada corresponde a la superficie lateral de los tubos. Calcule el diámetro de los poros del catalizador.

II.- Resumen sobre propiedades de la materia físicas y químicas, así como algunas formas de evaluar y determinar estas propiedades. Como se puede medir la densidad, la gravedad especifica, el punto de ebullición, congelación, conductividad en forma practica, que se puedan realizar en casa. Y problemas típicos que aparecen en los libros sobre este tipo de experimentos.

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34.- Una refinería de cobre produce un lingote de cobre que pesa 150Lb. Si el cobre se estira para formar un alambre de 8.25mm de diámetro. ¿Cuantos pies de cobre podrán

obtenerse del lingote? La densidad del cobre es 8.94gr/cm3.

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35.- Un recipiente tiene una masa de 73.91gr cuando esta vacío y 91.44gr cuando esta lleno de agua. La densidad del agua es 1gr/ml a) Calcular el volumen del recipiente.b) Cuando se llena con un líquido desconocido el recipiente tiene una masa de 88.42gr. Calcular la densidad del líquido.

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36.- El oro forma una aleación (se mezcla) con otros metales para aumentar su dureza y fabricar joyería con él.

a) Considere una alhaja de oro que pesa 9.85gr y tiene un volumen de 0.675cm3. La alhaja

solo contiene oro y plata, que tienen densidades de 19.3 y 10.5gr/cm3, respectivamente. Suponiendo que el volumen total de la alhaja es la suma de los volúmenes del oro y la plata que contiene; calcule el porcentaje de oro (en masa de la aleación).b) La cantidad relativa de oro en una aleación se expresa en unidades de quilate. El oro puro tiene 24 quilates, y el porcentaje de oro en una aleación se indica se indica como un porcentaje de este valor. Por ejemplo, una aleación que tiene 50% de oro tiene 12 quilates. Exprese la pureza de la alhaja en quilates.

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Mezclas, elementos y compuestos.

La química tiene por objeto el estudio de la materia, su naturaleza, y su estructura.

Cuerpo. Es una porción limitada de materia. El lápiz con el que escribimos es un cuerpo; ocupa un lugar en el espacio y esta perfectamente limitado y separado de los otros cuerpos que lo rodean. Ejemplo libro, cuaderno, borrador mesa etc..

Sustancia.Se llama sustancia a la materia de que están hechos los diferentes cuerpos. Una

sustancia de 200 cm2 de superficie y otra de 300cm2 son dos cuerpos diferentes por que son distintas porciones limitadas de materia. La materia de ambos es la misma: papel. Decimos entonces que están formados por la misma sustancia.

Sustancias simples y compuestos.

Fenómeno. Es todo cambio que experimenta un cuerpo. Ejemplo: hervir agua, doblar una varilla metálica, quemar papel. Debemos distinguir dos clases de extremas de fenómenos: los físicos y los químicos.

Fenómeno físico Fenómeno químico.No da lugar a sustancias nuevas. Da lugar a sustancias nuevasAl cesar la causa que produce el fenómeno, el cuerpo retorna a las condiciones iniciales (reversibilidad)

No son reversibles.

Puede repetirse varias veces el fenómeno con la misma cantidad de material.

Solo puede producirse el fenómeno una vez con la misma cantidad de materia

Ejemplo: doblar un listón de madera. Ejemplo: quemar madera.

Mezcla y combinación.- Se llama mezcla a la reunión de dos o más sustancias, en proporciones variables y sin que ninguna de ellas pierda sus propiedades. Se llama combinación a la unión de intima de dos sustancias o más en proporciones fijas, con perdida de sus propiedades y con aparición de una nueva sustancia.

Mezclas.Material que consiste de dos o más sustancias puras en la cual cada una conserva su

individualidad, no tiene composición fija y puede descomponerse por medios físicos.

Alcohol 95% + agua 5%.Gasolina, (hexano y heptano)Aire (agua, oxigeno y nitrógeno…..)

Compuesto sustancias puras que están constituidas de dos o más elementos en proporciones fijas y pueden descomponerse químicamente en estos elementos.

H2O H2 + ½ O2

56

Diferencia entre mezcla y compuestoMezcla CombinaciónLas sustancias mezcladas conservan sus propiedades.

Las sustancias iniciales al combinarse pierden sus propiedades.

Las sustancias se pueden mezclar en proporciones variables

Para que dos o más sustancias se combinen totalmente es necesario emplear masas de las mismas que guarden una relación fija.

Las sustancias mezcladas se pueden separar por medios físicos

Para recuperar las sustancias combinadas (y esto no siempre es posible) hay que emplear métodos físico-químicos.

No hay variación de energía. Hay manifestación energética.No aparece ninguna sustancia nueva Aparecen una o varias sustancias nuevas.

Constitución de la materia.La materia es discontinua, esto quiere decir que de una porción de materia a otra

existen espacios vacíos. Entre otros, los siguientes hechos lo prueban.a) La compresibilidad y deformación de los cuerpos.b) La porosidad.c) Los cambios de estado.d) La expansión de los gases.e) La difusividad de los gases.

Leyes ponderables de las combinaciones.La química como ciencia que es posee sus leyes. Se llaman leyes ponderables o

estequiométricas a las que establecen relaciones entre los pesos de las sustancias que se combinan.

a) Ley de Lavoisier de la conservación de la masa.Establece que cuando se produce una combinación química, la suma de las masas de las sustancias producidas en la combinación es igual a la suma de las masas de las sustancias que se combinaron.

2H2 + O2 2H2O

2(2)g H2 32g O2 = 36g 2(2) +2(16) = 36g de agua

b) Ley de la relación constante o de Proust.Establece que siempre que se va a obtener el mismo compuesto, la relación entre las masas que se combinan es constante.

2H2 + O2 2H2O 4g/36g 1/8

H2 + ½ O2 H2O 2g/16g 1/8

4H2 + 2O2 4H2O 8g/64g 1/8

Nótese que las leyes ponderables, como todas las leyes, lo único que expresan es la relación entre los elementos de un fenómeno.

57

1.- Mezcla.- Materia que consiste de dos o más sustancias puras en la cuál cada una conserva su individualidad, no tiene composición fija y puede descomponerse en sus constituyentes por medios físicos. Una mezcla puede ser homogénea o heterogénea.

La pueden formar a) compuestos + compuestos

Agua + sal; agua + azúcar; etanol(95%) + agua(5%)

b) compuesto + elemento

Aire ( CO2, O2, N2 y Ar)

c) Elemento + elemento

Soldadura Pb + Sn

Moneda Ni + Cu

Formas de composiciónLos componentes de las mezclas son separables por métodos físicos:

Evaporación, Filtración, secado, Absorción, destilación, y Extracción.La composición de las mezclas, usualmente se expresa en porciento masa.El porciento masa es una relación de una de las partes medidas en unidades de masa

con respecto a un total considerado 100 y medido en las mismas unidades de masa.

% masa 60% poliéster, 40% algodónTela comercial, camisas, etc.

% volumen 80% volumen en N2, 20% volumen O2Aire

Fracción masa Fmasa =0.60, Fmasa =0.40Poliéster algodón

Fracción volumen Fvol= 0.80 Fvol = 0.20N2 O2

Relación masaMasa de ¨A¨/masa de ¨B¨ 60g pol/40g alg =1.5 gr pol/gr alg

Masa de ¨A¨/volumen 10gr C2H5OH/100 ml de cerveza

La suma de los % será igual a 100%%A + %B + %C +…..=100

58

La suma de las fracciones será igual a 1FA +FB + FC +…….=100

Interpretación de un %masa

Tela comercial 60% poliéster40% algodón

100 gramos de tela 60 gr de poliéster40 gr de algodón

100 Lb de tela 60 Lb de poliéster40 Lb de algodón

100 ton de tela 60ton de poliéster40 ton de algodón

Interpretación de un % volumen

Aire 80% nitrógeno20% oxígeno

100 ml de aire 80 ml de N220 ml de O2

100 Lt de aire 80 Lt de N220 Lt de O2

100 Ft3

80 Ft3 de N2

20 Ft3 de O2

Toda materia que nos rodea tiene o posee sustancia material.Todos los materiales están constituidos de algo intrínseco que se llama sustancia material

Sustancia H2O(s) H2O(l) H2O(g)

Existen mezclas muy comunes que poseen una denominación genérica.Por ejemplo el bronce. Que debe contener necesariamente estaño y cobre, aunque se encuentren en diferentes proporciones.

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Bronce ¨A¨ Bronce¨B¨ Bronce fosforado40% Sn 50% Sn 39% Sn60% Cu 50% Cu 60% Cu

1% P

2.- Elementos. Sustancias puras que no se pueden descomponer en otras más simples por medio de un método químico.

3.- Compuesto. Sustancia pura que esta constituido por dos o más elementos en proporciones fijas y pueden descomponerse químicamente en los elementos que lo forman.

Los componentes de las mezclas son separables por métodos físicos:Evaporación, Filtración, secado, Absorción, destilación, y Extracción.

60

23.- Ejemplo:Se tiene una mezcla constituida de 50g de aspirina y 1 lb de almidón, calcule:

a) La composición de la aspirina.b) Si se tienen 500 gramos de mezcla y se quieren preparar pastillas que contengan

250mg de aspirina, determine la cantidad de pastillas que se pueden formar.

61

24.- a) Calcular la composición porciento masa de una aleación de acero inoxidable fundido en un horno eléctrico, si el alimento estaba formado de 2500Lb de hierro, 500Lb de Cr, 250Lb de Ni y 105Lb de Molibdeno.b) Calcular el porciento volumen suponiendo volúmenes aditivos.c) ¿Cuál es la gravedad específica de la aleación?d) ¿Cuál es la densidad de la aleación?

62

25.- La composición de un bronce blanco es 50% Cu, 20% Ni y 30% Zn. ¿Cuantos gramos de bronce blanco se pueden prepara a partir de 1400g de Cu, 400g de Ni y 600g de Zn?

63

26.- 320 gramos de plomo puro a la temperatura ambiente se mezclan con 180 gramos de estaño (Sn) puro a la misma temperatura. Esta mezcla se fundió para obtener una soldadura. Una vez solidificada y a la temperatura ambiente fue dividida en dos porciones A y B de tal forma que el plomo contenido en la primera es el doble del plomo contenido en la segunda.a) ¿Cuál es la composición porciento masa de la soldadura.b) ¿Cuánto plomo hay en la parte A y B?c) ¿Cuál es la masa total de cada una de las partes?d) Suponiendo volúmenes aditivos de cada una de las partes (Esto es que el volumen total es la suma del volumen de cada componente) ¿Cuál será la densidad de la aleación? y ¿que volumen tiene cada una de las partes?

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Estequiometría de mezcla.Estudia a las mezclas en cuanto a su composición.

Entrada 1

Entrada 2

Salida2

Salida 2

Suma de entradas = suma de salidas + acumulación

Si no hay acumulación:

E1 + E2 = S1 +S2

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27.- Una solución de nitrato de potasio al 15% y el resto agua tiene una densidad de

1.3 g/cm3, si 1350lt de esta solución se van a concentrar en un evaporador eliminando el 50% del agua inicial.a) Calcule los kg de agua evaporadab) ¿Cuál es la composición porciento masa de la solución concentrada?

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28.- Una solución de nitrato de potasio al 15% y el resto agua tiene una densidad de

1.3 g/cm3, si 1350lt de esta solución se van a concentrar en un evaporador eliminando el 75% del agua inicial; la solución se enfría a 25ºC a esta temperatura el coeficiente de saturación del nitrato de potasio es de12 g de sal por cada 100 g de agua, calcule la masa de cristales obtenidos, así como la masa de la solución concentrada que sale del cristalizador.

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29.- Una columna de destilación continua se alimenta con 20 galones por minuto de una solución etanol-agua, con una concentración de 20% masa en etanol, se obtiene un destilado con 80% masa en etanol y un residuo con 2% masa en etano. Calcular:Los flujos másicos del alimento, el destilado y el residuo en Kg/min; así como los flujos volumétricos en lt/min.

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30.- 100 g de agua se saturan con 50 g de la sal A a 90ºC100 g de agua se saturan con 10.5 g de la sal A a 10ºC

a) 1200Kg de A se disuelven en el agua si¡uficiente para preparar una solución saturada a 90ºC. ¿Cuántos Kg de agua se requieren para preparar la solución a 90ºC y que peso de cristales se obtienen cuando se enfria la solución a 10ºC?

b) ¿Qué cantidad de agua se deben de evaporar a 90ºC para que se cristalice el 20% de la sal presente en la solución y que peso de cristales se obtiene si la solución se enfría a 10ºC?

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***32.- El contenido promedio de sacarosa (C12H22O11) en una caña de azúcar es del 26% masa de la cuál solamente el 70% es recuperable como azúcar sólida, un 10% no es recuperable y 20% queda en forma de una solución denominada "mieles incristalizables".

Primeramente una vez que se muele la caña se hace una extracción del jugo retenido en el gabazo añadiendo agua en una cantidad que exceda en un 10% a una cantidad igual a la masa de la caña. El jugo así obtenido se concentra en un evaporador eliminando el 80% del agua inicialmente presente como vapor. A continuación se separan los cristales de azúcar sólida y la solución que forma las llamadas "mieles incristalizables". La perdida de sacarosa ocurre principalmente debido a que el gabazo de caña aun exprimido se lleva el 90% de los irrecuperables y el otro 10% se pierde en el evaporador. Efectúe un balance en particular en las operaciones mencionadas y el balance total en el conjunto de operaciones mencionadas para una carga inicial de 150 toneladas de caña.

70

30.- Una columna de destilación racional se esta alimentando con una solución 35% masa de benceno y 65% de tolueno. El alimento es de 1000Kg/hr. De la columna se extraen dos corrientes una por la parte superior cuya composición es de 98% masa de benceno y 2% de tolueno la otra corriente por la parte inferior con una composición de 95% de tolueno y 5% de benceno. No hay acumulaciones. Calcule los flujos másicos en Kg/hr de dichas corrientes de salida

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31.- Una pulpa de papel contiene después de lavada 80% en celulosa y 20% de agua y va a secarse parcialmente eliminando el 80% del agua inicialmente presente. Calcule la composición porciento masa de la pulpa casi seca.

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33.- Una arcilla inicialmente tenia el 45% en masa de dióxido de silicio y el 20% de agua ¿Cuál es el porciento masa de la arcilla totalmente seca?

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34.- El análisis de un carbón húmedo era 2.4% masa en agua . Al secarse totalmente el análisis resultante fue de 71% de carbón ¿Cuál era el análisis completo del carbón húmedo?

74

35.- Una solución al 30% de cloruro de sodio y 70% de agua se va a concentrar en un evaporador hasta que la composición de la solución resultante sea del 45% de sal ¿Qué porcentaje del agua inicial debe de ser eliminada? ¿Qué porcentaje de la masa total representa el agua eliminada?

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36.- 2 corrientes de líquidos diferentes se mezcla en una sola. Únicamente el flujo de la corriente de la mezcla se conoce; una sal soluble se añade a una de las corrientes primarias, en flujo estacionario (constante). Una muestra en la corriente de la mezcla tiene 1.62% masa de sal y en la corriente primaria tiene 4.76% masa de sal ¿Cuál es la relación de flujos de las 2 corrientes antes y después de la adición de la sal.

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37.- Cierta aleación contiene un 29% de cobre y 5% de estaño. Encontrar los Kg de cobre y estaño que se deben de mezclar con 100Kg de la aleación para obtener una aleación que contenga un 30% de cobre y 19% de estaño (en %masa)

77

38.- Una fundición libera ala atmósfera cada día 5 ton de gas. El gas contiene 2.2% en masa de SO2. ¿Qué masa de SO2 se libera en una semana?

III .- Resumen sobre mezclas. Clasificación y métodos usados para la separación de mezclas tanto en el laboratorio como en la industria, anexar un diagrama de flujo acerca de un proceso en particular y la forma en la cual se pueden separar estas

78

39.- Durante la etapa inicial de secado un material pierde agua a una velocidad constante, si el material con un peso de 50Lb en base totalmente seca y con un área de

200ft2 se seca a una velocidad de 0.3Lb agua/hr-ft2. ¿Que tiempo necesita para secar dicho material con una humedad del 300% de base seca hasta lograr un material con 150% masa humedad en base totalmente seca?

79

40.- Después del secado se determino que un lote de piel pesa 900Lb y que contiene 7% de humedad. Durante el secado la piel perdió el 59.1% de su peso inicial cuando se encontraba humedad¿que cantidad de agua perdió?

80

41.- Una mezcla gaseosa al 25% masa de CO2 y 75% masa de NH3 se burbujeó en una torre de adsorción con una solución de H2SO4 con el fin de eliminar el NH3. La mezcla gaseosa que sale de la torre contiene 37.5% masa de amoniaco. ¿Que cantidad de amoniaco original se ha eliminado? Considere que no hay pérdida por evaporación y que el CO2 no es afectado por el H2SO4.

81

Estudio de los elementos.Elemento es la forma más simple de la materia incapaz de descomponerse en otra

más sencilla mediante reacción química. La mínima porción que puede tenerse de ella es un átomo.

Teoría atómica molecular.Con el fin de poder dar explicación racional a la discontinuidad de la materia y a las leyes ponderables de la combinación, el químico John Dalton enuncia principios del siglo XIX, su teoría atómica. Pocos años después el italiano Avogadro preciso las nociones básicas y los postulados fundamentales de la teoría-atómico molecular de Dalton-Avogadro son los siguientes:Átomo. Es la menor cantidad de materia de una sustancia simple que puede experimentar combinación.Molécula. Es la menor cantidad de una sustancia compuesta que puede existir libre. Las moléculas están formadas por átomos.Partícula. Es un agregado material de dimensiones pequeñísimas, se puede considerar como un punto material.

Los postulados fundamentales de la teoría atómico-molecular se pueden enunciar así:

a) Toda materia se compone de átomos indivisibles.b) Todos los átomos de un elemento tienen la misma masa y las mismas propiedades.c) Los átomos de elementos distintos tienen distintas masas y propiedades.d) Los elementos no existen libres en la naturaleza.e) Los átomos se unen entre si, según una relación de números enteros pequeños, para

formar moléculas.f) Para cada molécula la razón entre los átomos que la integran es fija.g) Todos los gases contienen en igualdad de volumen, temperatura y presión, el mismo

numero de moléculas.

Teoría electrónica sobre el átomo.Como se empezó a descubrir, ciertos fenómenos que desechaban la idea de que el

átomo era indivisible, se reunió información de varios experimentos indicaban esto. Esto es, el átomo si se puede dividir, y estos experimentos son:

a) El descubrimiento de los rayos X por el físico alemán Roentgen.b) Los fenómenos radioactivos descubiertos por Becquerel y los esposos curiel.c) Las descargas eléctricas a través de los gases sometidos a bajas presiones.d) Los rayos canales y catódicos.e) La emisión de partículas.

82

Para interpretar los hechos anteriores y otros varios que seria difícil enumerar, surgió la teoría electrónica sobre la constitución del átomo.

Partículas fundamentales del átomo.Según esta teoría los constituyentes fundamentales del átomo son:

Protón, neutrón y electrón.

Zonas del átomoEn el átomo hay dos zonas o partes.

a) Núcleo. Es la zona central del átomo de dimensiones pequeñas. Esta formada por protones y neutrones, Es positiva toda vez que las partículas que la integran (protones y neutrones), solamente los protones poseen carga positiva. La masa del átomo esta concentrada en esta zona pues de las partículas mencionadas como componentes fundamentales del átomo las únicas que poseen masa apreciable son los protones y neutrones.

b) Envoltura o corona. Es la zona exterior del átomo, sus dimensiones son mayores que las del núcleo. Esta formada exclusivamente por los electrones. Es por consiguiente, una zona negativa y de masa despreciable.

La experiencia enseña que el átomo es eléctricamente neutro. Esto quiere decir que su carga eléctrica neta es cero, las únicas partículas fundamentales con carga que hay en el átomo son los protones y electrones, pero como la carga definitiva es nula, se concluye que el número de protones del núcleo es igual al número de electrones de la envoltura.

Numero atómico e índice de masa.a) Numero atómico. Se llama número atómico al número de protones del núcleo o al

número de electrones de la envoltura. (según hemos visto ambos totales son iguales). El número atómico se indica con la letra Z.

Numero = numero de protones = numero de electrones.atómico en el núcleo de la envolturaEjemplo si nos dicen que un átomo es Z = 15, este dato indica que en el núcleo del átomo considerando hay 15 protones y que en la envoltura existe un total de 15 electrones.

b) Índice de masa o número de masa. Se llama índice de masa a la suma de los protones y neutrones del núcleo de un átomo.

Índice de masa = protones + neutrones.Como el total de protones es igual al número de atómico resulta que:

Neutrones = índice de masa – numero atómico.

Es decir que para saber cuantos neutrones existen en el núcleo de un átomo le restamos al índice de masa el número atómico.

83

Ejemplo: ¿Cuántos protones, electrones y neutrones posee un átomo si su índice de masa 34 y Z = 16?

Como el número atómico es 16, hay 16 protones en el núcleo y 16 electrones en la envoltura. En el núcleo habrá 34 – 16 = 18 Neutrones.

Simbología de los elementos: donde A es el índice de masa o numero de masa.

Por lo tanto para el hidrogeno se obtendría:

Estudio de los elementos.Elemento es la forma más simple de la materia incapaz de descomponerse en otra

más sencilla mediante reacción química. La mínima porción que puede tenerse de ella es un átomo.

Al

Al líquido

todos son idénticos

13 protones 13 eléctrones 14 neutrones

1 átomo

Al

84

Ag

Ag líquida

Ag

Ag47

47

107

10947 electrones 47 protones 60 neutrones 47 electrones

47 protones 62 neutrones

Los átomos de un mismo elemento pueden o ser idénticos aunque su envoltura sea siempre idéntica.

Isótopos. Son átomos de un mismo elemento con igual envoltura pero diferente núcleo (la diferencia esta en el número de neutrones).

Isotonos. Son átomos de elementos diferentes con igual número de neutrones.

Notación de un elemento:

XA

Z

en donde

A es el número de masa y se corresponde a la suma de N + Z

Z es el número de protonesN es el número de neutrones

85

Fe26

54 26 protones

28 neutrones

26 electrones

Fe26

26 protones

30 neutrones

26 electrones

56

Algunos elementos en la naturaleza tienen una forma isotópica y esta es estable, algunos tienen varias formas isotópicas estables y radiactivas.

Elemento natural número de isótopos estables radioactivos o inestables

H 3 2 1Al 1 1 0Ag 2 2 0Na 3 1 2C 3 2 1

I 8S 7 7N14 7N15 7N16

O 6 6C12 6C13 6C14

T 5 5B10 5B11

O 4 4Be7 4Be8 4Be9

P 3 3Li6 3Li7

O 2 2He3 2He4

S 1 1H1 1H2 1H3

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9I S O T O N O S

86

Para medir la masa natural de los átomos y de las partículas atómicas el gramo resulta una

cantidad poco práctica, porque estos valores medidos en gramos oscilan entre 10-20 y 10-

30 gramos.Se ha inventado una cantidad para medir la masa de los átomos y de sus partículas

que es el uma (unidad de masa atómica) internacional y se corresponde a 1/12 de la masa

del isótopo del C612

y equivale a 1uma = 1.660565472*10-24 g.

El átomo C612

tiene una masa de exactamente 12 uma; desde 1961 se toma como patrón,

antes se tomaba el O8

16. Las masas se determinan por espectrometría de masas.

Masa atómica isotópica. Es el número de uma que en particular posee uno de los átomos de una de las formas isotópicas de un elemento dado.

Masa atómica promedio o simplemente masa atómica. De un elemento es el número de masa que como promedio posee un átomo de un elemento calculado, de acuerdo con la abundancia natural de sus isótopos naturales.

La masa atómica de un elemento nos dice cuanto pesa en promedio el átomo de un elemento en comparación con el átomo del carbono, antes de 1961 el patrón era el oxígeno.

masa

masa

masa

masa A

B

A

B escala anterior

escala actual

87

33.- El porciento de abundancia de isótopos estables naturales es constante; la plata tiene dos isótopos naturales

Ag

Ag47

47

109

107plata 107

plata 109

La plata 107 tiene una masa de 106.9041 y un % de abundancia de 51.82La plata 109 tiene una masa de 108.9047 y un % de abundancia de 48.18

¿Cuál es la masa atómica con que la plata aparece en la tabla periódica?

88

34.- El silicio consiste de una mezcla de 3 isótopos estables en la naturaleza

Si

Si

Si

14

14

14

28

29

30

27.977 umas 92.23%

29.976 umas 4.67%

30.974 umas 3.10%

89

35.- ¿Cuál es la masa de un átomo de Zinc medida en umas y en gramos?

Número de Avogadro36.-a) ¿Cuántos átomos hay en 5 gramos de S?

b) ¿Cuántos átomos hay en 20 gramos de S?

c)) Cuántos átomos hay en 30 gramos de azufre?

d) Cuántos átomos hay en 32.062 gramos de S?

Un mol de un elemento es la masa en gramos debida a 6.022*1023 átomos de dicho elemento.

Un mol de cualquier sustancia esta definido como aquella cantidad de sustancia que contiene el mismo número de átomos como átomos de carbono existen en exactamente 12

gramos 6C12.

Este número se conoce como constante de Avogadro o número de Avogadro.

1 átomo-gramo de un elemento es la masa en gramos debida a 6.022*1023 átomos del elemento y se corresponde a la masa atómica expresada en gramos

90

37.- a) ¿Cuántos gramos de cobre hay en 1 ton-mol de Cu?

b) ¿Cuantos gramos de Cu hay en 1 mol de Cu?

c) ¿Cuántas libras de Cu hay en 1 mol de Cu?

Resumen sobre elementos, así como una investigación sobre las novedades encontradas en este tema, elementos nuevos ya sea sintético o natural ¿existirán nuevos elementos naturales?

91

1 at-gr de S = 32.0620gr 1 at-gr de C = 12.01115gr 1 at-gr de Mn =54.9380gr

1 mol = 1 gr-mol1

1 Kgmol = 1000 mol1 Lb-mol = 454 mol

Distribución de electrones en la envoltura.El total de electrones lo da, según lo hemos repetido, el número atómico. Todos los

electrones poseen la misma carga y la misma masa. Sin embargo no poseen la misma energía. Debido a ello los electrones están distribuidos en la envoltura atómica en capas o niveles de energía. Cada nivel de energía agrupa a los electrones con idéntico contenido energético. Los electrones no se encuentran en reposo si no en constante movimiento alrededor del núcleo. Al moverse describen trayectorias que para simplificar consideraremos circulares, el máximo de electrones que puede contener cada capa o nivel de dentro hacia fuera, es decir, del núcleo hacia el exterior, aparece indicado en el siguiente cuadro.

Nivel Símbolo Máximo de electrones1 K 22 L 83 M 184 N 325 O 50

La última capa del átomo contiene como máximo ocho electrones. De modo que si la tercera capa esta llena hasta su máximo de 18 electrones, esa no es la última capa de la envoltura si no que existe una cuarta ó ultima capa que posee de 1 a 8 electrones.

Representación grafica de la distribución electrónica de algunos átomos. Todos los dibujos que siguen deben de interpretarse como simples esquemas. Se pretende con ello que el alumno este en posesión de una imagen aproximada del fenómeno.

Ejemplos: a) Sea el elemento que tiene índice de masa 19 y numero atómico 9.

Suma de protones y neutrones 19.Numero de electrones en la envoltura = numero de protones en el núcleo = 9.El elemento se representa de la siguiente forma:

92

Nivel Numero de electrones

1 22 7

c) el elemento de índice de masa 20 y numero atómico 10.Suma de protones y neutrones = 20.Numero de electrones = 10Numero de neutrote = 20-10 = 10.El elemento se representara:

n = 10p = 9

93


1 22 8

d) El numero del elemento es 24 y el numero atómico 12.

Suma de protones y neutrones = 24.Numero de electrones = 12Numero de neutrones = 24-12 = 12.


1 22 83 2

e) el elemento de índice de masa 23 y numero atómico 11.

Suma de protones y neutrones = 23.Numero de electrones = 11Numero de neutrones = 23-11 = 12.

n = 10p = 9

94


1 22 83 1

Estudio de la envoltura.Desde el punto de vista químico, la parte más importante es la envoltura. (La explicación de la combinación atómica se encuentra en esa zona). Aunque parezca contradictorio para comprender mejor como se realizan las combinaciones entre los átomos, debemos estudiar primeramente las envolturas de 6 átomos que no se combinan en ninguna condición experimental.

Gases nobles (Configuraciones estables).

Reciben el nombre de gases nobles, inertes o raros, seis sustancias simples que poseen la propiedad de no combinarse del resto de las sustancias simples. No forman moléculas, sus nombres símbolos y distribución electrónica aparecen en el siguiente cuadro:

Elemento Símbolo Z Distribución electrónica.Helio He 2 2Neón Ne 10 2,8Argón Ar 18 2,8,8

Kriptón Kr 36 2,8,18,8Xenón Xe 54 2,8,18,18,8Radón Rn 86 2,18,32,18,8

Se llama configuración estable, a la distribución electrónica de un gas noble. Existen pues, seis configuraciones estables.

Todos los sistemas de la naturaleza tienden a transformarse de un estado cualquiera a otro de mayor estabilidad, se comprende que todo átomo que no sea un gas noble presente tendencia a experimentar cambios que le permitan poseer una distribución de los electrones de su envoltura similar a la de un gas noble.

Todo átomo tiende a igualar su envoltura con la del gas noble más próximo.

95

Iones: cationes y aniones.Los átomos igualan su envoltura con la del gas noble más próximo cediendo o

tomando electrones de otro átomo que también adquiere configuración de gas noble. En ambos casos, al tomar o ceder electrones, desapareciendo la igualdad de cargas en el átomo y este poseerá una carga eléctrica positiva (Si cedió electrones) o negativa (si adquirió electrones).

El átomo deja de ser eléctricamente neutro denominándose Ion. De modo que existen dos tipos de iones positivos ó cationes y negativos ó aniones.

Ion. Es todo átomo o grupo átomos con carga eléctrica.Ion = átomo ó molécula con carga eléctricaAnión .- Ion con carga negativa.Catión.- Ion con carga positiva.Para indicar un Ion se escribe el símbolo del átomo o de átomos si el Ion esta compuesto de 2 o mas átomos y se colocan en la parte superior derecha tantos (+ ó -) como electrones haya cedido o tomado.Ejemplo:Para indicar el Ion formado al aceptar dos electrones, el átomo de azufre se escribe S= ó S--.

El átomo de aluminio al perder tres electrones da lugar al Ion representado así: Al+++.Resumiendo.

Las cargas positivas indican el número de electrones cedidos y las cargas negativas el número de electrones tomados.

Formación electrónica molecular.a) En la formación electrónica de la molécula podemos considerar, a) Cesión de

electrones de un átomo a otro y formación de los iones correspondientes de cargas contrarias.

b) Atracción de estos iones en virtud de sus cargas eléctricas.Ejemplo:

Consideremos el caso del sodio y el cloro. El gas noble mas próximo al sodio (Z = 11) es el Neón (Z = 10). Las configuraciones electrónicas correspondientes son:Neón 2,8 sodio 2,8,1 cloro 2,8,7.

El sodio tiene un electro más que el neón. Por lo que el sodio tiene tendencia a ceder un electrón.

Veamos el caso del cloro Z = 17. El gas noble más próximo al cloro es el argón (Z = 18)

Cloro 2,8,7 argón 2,8,8.

El cloro posee un electrón menos cuando se compara con el argón. O sea el cloro tiene tendencia a adquirir a adquirir un electrón. Es fácil comprender que si tenemos presentes átomos de cloro y sodio, cada átomo de sodio cede su electrón sobrante a cada átomo de cloro con el fin de igualar su envoltura con la del neón. Cada átomo de cloro acepta el electrón del sodio para poseer la configuración del argón.

96

Antes de ceder su electrón sobrante el átomo de sodio era eléctricamente neutro (poseía 11 protones y 11 electrones). Después de ceder el electrón se ha transformado en el Ion sodio Na+ con carga positiva (11 protones y 10 electrones), y con la misma configuración del gas noble neón.

El átomo de cloro, antes de recibir el electrón del sodio, tenia una carga eléctrica igual a cero (17protones y 17 electrones). Después de tomar el electrón se ha transformado en el Ion Cl- con una carga negativa (17 protones y 18 electrones) y con idéntica configuración electrónica que la del gas inerte argón.

Los iones Na+ y Cl- formados se atraen debido a sus cargas eléctricas de signos contrarios originando la molécula representada en forma abreviada NaCl.

Metales y metaloides.Los elementos que poseen menos de cuatro electrones en el último nivel adquieren

la configuración del gas noble más próximo cediendo electrones. Estos elementos reciben el nombre de metales.

Metal = Tendencia a ceder electrones

Los elementos que poseen más de cuatro electrones en el último nivel adquieren la estabilidad aceptando electrones de otros átomos y se denominan metaloides.

Entre los metales y metaloides existen las siguientes diferencias.

Metales MetaloidesPoseen brillo No tienen brilloSe pueden trabajar en forma de laminas y de hilos (o sea son maleables)

No son maleables o dúctiles.

Conducen bien la corriente eléctrica Son malos conductores de la corriente eléctrica

Forman cationes Forman anionesEjemplo: Aluminio Ejemplo: Azufre

Los elementos que poseen cuatro electrones en el ultimo nivel, por ejemplo el carbono (Z = 6, distribución 2,4); adquieren estabilidad formando pares de electrones con otros átomos iguales o distintos. De manera que cuando hay cuatro electrones en la última capa no podemos precisar, únicamente con este dato, si se trata de un metal o metaloide.

97

Si el elemento posee ocho elementos en la ultima orbita de la envoltura se trata de un gas noble. (desde luego el helio Z = 2 posee 2 electrones en la ultima capa y es un gas noble porque tiene un solo nivel lleno al máximo).

Electrones en la ultima orbita

Clase de elemento

Menos de 4 MetalMas de 4 MetaloideCuatro No se puede precisar

Valencia de un átomo.Se llama así al número que expresa cuantos átomos de un elemento tomado como la

unidad se combinan con un átomo del elemento dado. Más concretamente: ¨Es un numero que expresa el poder o capacidad de combinación de un átomo cualquiera¨. Los átomos que se toman como unidad de comparación son: el cloro para los metales y el hidrogeno para los metaloides.

Ejemplo:1.- La valencia del azufre es de 2. Esto significa que un átomo de azufre (elemento dado) se combina con dos átomos de hidrogeno (unidad de comparación).

2.- La valencia del nitrógeno es 3. Quiere decir que un átomo de nitrógeno se combina con tres átomos de cloro.

3.- La valencia del aluminio es de 3. O sea que un átomo de aluminio se combina con tres átomos de cloro.

4.- La valencia del calcio es 2 por lo tanto un átomo de calcio se combina con dos átomos de hidrogeno.

5.- La valencia del carbono es 4 ya que se combina con cuatro átomos de hidrogeno.

Concepto electrónico de valencia.El concepto clásico de valencia es el arriba expuesto. Sin embargo, a pesar de su

innegable sencillez, el descubrimiento de una serie fenómenos, entre ellos el hecho de que un átomo presente distintas valencias ha obligado a definirla teniendo presente la envoltura del átomo y distinguiendo entre dos tipos de valencias positiva y negativa.

Valencia positiva máxima.Es igual al numero de electrones existentes en la ultima orbita del átomo. Ejemplo:

el azufre tiene 6 electrones en su último nivel, su valencia positiva máxima es de +6.

Valencia negativa máxima.

98

Esta dada por los electrones que le faltan a la última orbita para completar el grupo de ocho Ejemplo: al azufre le faltan dos electrones para tener ocho en la última capa. Su valencia negativa máxima es -2.

Variabilidad de la valencia.Un átomo puede presentar diferentes valencias. Por ejemplo. El azufre funciona con

valencias +2, +4, +6 y -2. El cloro lo hace con las valencias +1, +3, +5, +7, y -1.Para saber las valencias positivas que puede tener un elemento nos fijamos en su

valencia positiva máxima. Si esta es par, el elemento tendrá valencias pares comenzando en +2 hasta llegar a la valencia máxima. Si la valencia máxima es impar, el elemento funcionara con valencias impares, comenzando en 1 hasta llegar a la máxima.

Se puede observar como lo dicho se cumple, respectivamente en los casos del azufre y el cloro.

Ligera idea sobre la clasificación periódica de los elementos.El numero atómico como base de la clasificación periódica, si se ordenan los

elementos químicos en orden creciente de sus números atómicos, se observa una variación gradual y ordenada de sus propiedades físicas y químicas además, lo que es muy importante, se comprueba que cada ocho (o dieciocho) elementos se posicionan los elementos que poseen el mismo numero de electrones en la orbita máxima externa, y se obtienen la distribución que se da en la tabla periódica.

Grupo. Se llama grupo de la clasificación periódica de los elementos a un ordenamiento vertical de los elementos. Los números se indican con representación romana. El número del grupo nos indica los siguientes datos:

a) El numero de electrones más externos.b) Las valencias del elemento considerado.c) El carácter químico del elemento en cuestión.a) El número de electrones del nivel más externo.- Es igual al número de del grupo

ejemplo:b) El calcio esta situado en el grupo II. Posee dos electrones en el nivel mas externo de

su orbita, es decir, en el ultimo.c) El carácter químico del elemento en cuestión.

Los metales están colocados en los grupos I, II y III. Los metaloides en los grupos V, VI y VII. Los gases inertes en el grupo VIIIA.

El carácter de no metal aumenta al aumentar el numero del grupo.

Periodo.Recibe este nombre todo ordenamiento horizontal de los elementos. Los periodos se

indican con números arábigos. Hay siete periodos. Los elementos que forman el periodo 2 son: Li, Be, B, C, N, O, F y Ne. El número del grupo es igual al del nivel de electrones, que existen en la envoltura del átomo considerado. Ejemplo: el fósforo está colocado en el periodo 3, grupo V posee tres capas de electrones (periodo = 3) y tiene cinco electrones en la ultima capa (grupo V).

99

El carácter metálico aumenta con el número del periodo. Ejemplo: El cloro y el yodo están situados en el grupo VII, pero como el yodo pertenece al periodo 5, posee más propiedades metálicas que el cloro ya que esta ubicado en el periodo 3.

Resumiendo:

I II III IV V VI VII VIII1234567

Situación de los primeros elementos.a) Los metales alcalinos. Están colocados en el grupo Ia comprende el litio (Li), el

sodio (Na), potasio (K), el rubidio (Rb), Cesio (Cs) y el francio (Fr).b) Los metales térreos. Están en el grupo IIA incluye el berilio (Be), Magnesio

(Mg), Calcio (Ca), Bario (Ba), y radio (Ra).c) Halógenos. Son los metaloides del grupo VIIA de la tabla abarca: fluor (F),

Cloro (Cl), bromo (Br), Yodo (I), Astato (At).d) Anfígenos. Metales del grupo VIB incluye Oxigeno (O), azufre (S), selenio (Se),

y telurio (Te).e) Gases nobles grupo VIIIA.

Formula. Es la representación mediante símbolos químicos, de la molécula de un cuerpo. Ejemplo:

H2SO4 formula del ácido sulfúrico.C12H22O11 Formula de la sacarosa. (Azúcar de caña)

Subíndice. Es el numero que se coloca en la parte inferior derecha del símbolo de un elemento en una formula e indica, cuantos átomos del elemento considerado entran en la molécula. El subíndice 1 del S no se coloca en la formula del ácido sulfúrico; el $ del oxigeno indica que hay cuatro átomos de oxigeno, y el 2 del hidrogeno señala que existen 2 átomos de hidrogeno.

100

Estudio de los compuestosCompuesto es una combinación de elementos diferentes en una proporción constante e invariable. Los elementos que forman estos compuestos se denominan constituyentes, en los compuestos los elementos pierden su individualidad de tal manera que las propiedades de los compuestos difieren de las propiedades de los elementos que los constituyen

Los compuestos tienen una fórmula química definida. La mínima porción que puede tenerse de un compuesto es una molécula.

Masa molecular (compuesto ó elemento). Es el número de uma que como promedio posee una molécula.

Masa molar (de un compuesto o elemento). De una sustancia es la masa en gramos debida a

6.022*1023 moléculas de dicha sustancia.

101

39.- a) ¿Cuál es la masa en gramos de una molécula de CaCO3?b) ¿Cuántos moles hay en 500gr de CaCO3?c) ¿Cuántas moléculas hay en 500gr de CaCO3?d) ¿Cuántos gramos de Ca, C y O hay en 500gr de CaCO3?e) ¿Cuantos gramos de CaCO3 se pueden formar a partir de 1000gr de Ca? (Con todos los demás reactantes en exceso?

102

40.- Con el calcio contenido en 50g de CaCl2, cuantos gramos de ortofosfato de calcio [Ca(PO4)2] pueden obtenerse.

103

41.- El tiosulfito comercial contiene 90% del compuesto Na2S2O4 ¿Que cantidad de producto comercial se puede preparar con 100 toneladas de SO2 utilizando las cantidades adecuadas del resto de los reactivos?

104

42.- Una mezcla de 1.234gr de NaCl y NaBr se calienta con cloro, que se transforma en NaCl, siendo la masa de NaCl ahora de 1.129gr. ¿Cuáles es el porciento en peso de NaCl y NaBr en la muestra original?

105

43.- Una mezcla de NaHCO3 y de Na2CO3 peso 1.023gr. La mezcla disuelta se hizo reaccionar con un exceso de Ba(OH)2 para formar 2.1028gr de BaCO3. Calcular el %masa de los componentes de la mezcla inicial.

106

44.- Cuantos gramos de anhídrido sulfuroso se desprenderán al convertir todo el azufre contenido en 130g de sulfuro arsenioso de dicho gas.

107

***45.- Un cierto virus examinado al microscopio electrónico mostró tener forma cilíndrica y las dimensiones de tal cilindro son: diámetro 150Å, longitud de 3000Å. El volumen específico del virus es de 0.73cm3/g. Si cada cilindro constituye una molécula calcule:a) Masa molecularb) Masa molar en Lb/Lbmolc) Masa molar en Ton/Tonmol

108

47.- Una muestra de LSD cuya formula es C24H30N3O6 se mezclo con azúcar cuya formula es C12H22O11.1mg de dicha mezcla se quemo y produjo 2mg de anhídrido carbónico. Calcule los mg. de LSD y lo mg. de azúcar en el mg. de mezcla original.

109

48.- Una mezcla de cloruro de plata y bromuro de plata contiene 66.35% masa de plata. Calcule el porciento de cloro y bromo en la mezcla.

110

49.- Se requiere un mínimo de unos 25µgr de tetrahidrocanabinol (THC), el ingrediente activo de la marihuana, para producir intoxicación. La formula del THC es C21H30O2. ¿Cuantos moles de THC representan esos 25 µgr? ¿Cuantas moléculas?

111

50.- El nivel permisible de concentración de cloruro de vinilo, C2H3Cl, en la

atmósfera de una planta química es de 2.05*10-6gr/lt. ¿Cuantos moles de cloruro de vinilo en cada litro representa esta concentración ?¿Cuantas moléculas por litro?

IV.- Resumen sobre el tema así como la forma en la cual se realizan los análisis para determinar e identificar diferentes tipos de compuestos, ¿la formula empírica se utilizará en la industria? ¿Con que fin?

Mencionar algunos métodos instrumentales o analíticos para identificar compuestos,

112

51.- Un mineral contiene 45% masa de Fe3O4, 30% de CaCO3 y 25% de impurezas. ¿Cuántas toneladas del mineral se deben procesar para preparar 1.5 toneladas de Fe2S3?¿Cuántas toneladas de mineral se deben procesar para preparar 2 toneladas de Ca(OH)2?

113

52.- Una mezcla de CaCl2 y KCl tiene una masa de 1.5gr y se hace reaccionar con AgNO3 obteniéndose 3.5gr de AgCl. Calcular los gramos de CaCl2 y KCl en la mezcla original.

114

53.- Se disolvió una muestre de 12.5843gr de ZrBr4 y después de varios pasos químicos todo el bromo combinado se precipito como AgBr que peso 13.2160gr. Suponga que los pesos atómicos de la Ag y el Br son: 107.868 y 79.904 respectivamente. ¿Cuál es la masa atómica del Zr (a partir de estos datos) en este experimento?

115

Nomenclatura.Su objetivo. En la química se propone dar nombre a cada sustancia compuesta. Este nombre debe guardar relación con su estructura y sugerir, en lo posible, su carácter químico.

Algunas reglas sobre las valencias de algunos elementos.

a) El oxígeno siempre trabaja con -2 excepto en los peróxidos, donde trabaja con -1.b) Elementos libres tienen un estado de oxidación de cero.c) La suma de los estados de oxidación en un compuesto debe de ser cero.

Ejemplo. Na+1Cl-1 = 0

d) El hidrogeno trabaja siempre con +1 excepto en los hidruro, donde trabaja con -1.

Elementos

Metales+

Oxigeno

Oxido

No metal+

Oxigeno

Anhídrido

+

H2O

+

H2O

Hidróxido Ácido

Sal + H2O

116

Nomenclatura de los anhidros.Primero identificamos al grupo de los metaloides que es importante para este análisis.

III IV V VI VIIB C N O F

Si P S ClAs Se BrSb Te I

Metaloides.

Los elementos que están ubicados en grupos pares esto es (esto es II, IV y VI). Funcionan con valencias pares y los que están colocados en grupos impares (I, III, V, VII); lo hacen con valencias impares. Nunca la valencia puede exceder al número del grupo. Esto es, que un elemento situado en el grupo 5 no puede tener una valencia mayor que 5.

Elementos de grupo par funcionan con valencias pares.Elementos de grupo impar funcionan con valencia impar.

Ejemplos: el N esta en el grupo V y funcionara con valencias +1, +3, +5.El S esta en el grupo VI funcionara con valencias +2, +4, +6.

De los metaloides existen 2 excepciones como lo son: Si (valencia +4) y B (valencia +3).

Se llama anhidro a la combinación de un metaloide con el oxígeno.

Metaloide + Oxigeno = Anhídrido

Como un elemento puede presentar distintas valencias, se hace necesario distinguir con nombres diferentes los distintos tipos de combinaciones.

Ello se indica en el siguiente cuadro.Valencia del metaloide. Nombre del anhídrido.

1 ó 2 Hipo oso

3 ó 4 . oso

5 ó 6 . ico

7 Per ico

En los caso especiales B y Si se usa la terminación ico.Los anhídridos se nombran.

1) Con la palabra anhídrido.2) Con la terminación correspondiente de acuerdo con la valencia y el nombre

del metaloide.

Conclusión. Las terminaciones y prefijos sugieren la valencia del metaloide en el anhidro, pero no la indica.

117

Anhídrido brómico.a) como termina en ico, al metaloide le puede corresponder +5 ó +6. Pero como es

bromo (grupo VII) tiene que funcionar con valencia +5, como se indica anhídrido, es una combinación entre un metaloide (bromo) y oxígeno, uno a continuación del otro, poniendo encima de los símbolos los números de su valencias.

Br+5O-2

b) se entrecruzan los números. (El 2 del oxigeno pasa a ser el subíndice del Br y el 5 Del Br pasa a ser el subíndice del oxigeno).

Br2+5O5

-2

c) La formula será Br2O5. (Al final omitimos los números de encima).

Anhídrido sulfuroso.

Anhídrido periódico.

Anhídrido carbónico.

Anhídrido bórico.

Dada la formula de un anhidro decir su nombre.

Br2O3

a) se reconoce que es un anhídrido porque tiene un metaloide (Br) y oxígeno.b) Calculemos la valencia del metaloide. Se produce si multiplicamos 3 (que es el

subíndice del oxigeno) por -2 (que es su valencia). El producto, con signo cambiado se divide entre el subíndice del metaloide que es 2, o sea,

6 / 2 = 3

c) Como el metaloide trabaja con valencia +3 le corresponderá. la terminación oso. Por lo tanto el nombre del compuesto será:

Anhídrido bromoso.

N2O5.

Br2O7.

CO2.

Cl2O.

I2O5.

P2O.

118

TeO2.

B2O3.

SbO5.

N2O3.

Br2O7.

SEO3.

As2O3.

119

Nomenclatura de óxidos.

Si reconocemos los metales (elementos que generalmente funcionan como metales).

I II III IV V Elementos de

transición

Los elementos que funcionan como metales poseen su valencia guardando relación con su posición en la tabla periódica. Sin embargo, algunos de ellos presentan algunas valencias que encontraste con las de los restantes elemento, parecen anómalas, pero son perfectamente explicables de acuerdo con su estructura atómica.

Valencias de los metales.

Grupo A:Li +1 K +1Ag +1 Na +1

Cu +1, +2 Au +1, +2

Grupo B:Mg +2 Ca +2 Sr +2Ba +2 Ra +2 Zn +2

Cd +2 Hg +1, +2

Grupo C:Al +3 Bi +3

Grupo D:Sn +2, +4 Pb +2, +4

Grupo E:Elementos de transición.

Cr +2, +3 Mn +2, +3 Fe +2, +3Co +2, +3 Ni +2, +3 Pt +2,+4

120

Se llama oxido a la combinación de un metal con el oxígeno.

Metal +oxígeno = óxido.

Los óxidos se pueden nombrar según dos criterios:a) Nomenclatura tradicional: si el metal posee un solo tipo de valencia (como Na, K y

Al). Se coloca primero la palabra Óxido, enseguida la preposición de y al final el nombre del metal. Así diremos óxido de sodio, óxido de potasio, óxido de aluminio etc.Si el metal funciona con dos valencias ( como el Cu +1,+2), se da la terminación

oso para la valencia menor e ico para la valencia mayor así para la valencia +1 del cobre se dice óxido cuproso, y para la valencia +2 es óxido cúprico.

Oso se corresponde a la menor valencia (de las dos que posee)Ico se corresponde a la mayor valencia (de las dos que posee)

b) Nomenclatura moderna. Según este criterio de nomenclatura se indica mediante prefijos mono, di, tri, tetra etc.. los átomos del metal y del oxigeno. Si queremos dar el nombre a este óxido Al2O3 diremos trióxido de di-aluminio.

Dado el nombre de un óxido escribir su formula.

Ejemplo 1. Óxido de sodio.a) se escribe el metal y el oxígeno con los números correspondientes a sus valencias

encima.

Na+1O-2

b) se cruzan los números (el subíndice 1 no se coloca)

Na2+1O-2

c) la formula será Na2O (se omiten los números de encima)

Oxido férrico.

Oxido plúmbico

Oxido platinoso

Oxido cuproso

Oxido de plata

Oxido de calcio

Oxido cobaltito

Oxido ferroso

121

Oxido de zinc

Oxido cúprico

Oxido mercurioso

Tetraóxido de trimagnesio

Oxido estánnico

Trióxido de dicromo.

Dada la formula de un óxido escribir su nombre.Ejemplo 1. K2O.

a) Se reconoce que es un óxido porque tiene oxígeno y un metal (K).b) El potasio posee un solo tipo de valencia.c) Nombre óxido de potasio.Ejemplo 2. HgO.a) es un óxido tiene oxígeno y un metal (Hg).b) Como el mercurio tiene dos valencias (+1 y +2), -es necesario ver con cual de estas

valencias esta trabajando, se procede así: 1 es el subíndice del oxígeno se multiplica por -2 la valencia del oxígeno esto da -2. este producto con signo cambiado dividido entre el subíndice del Hg nos da 2, que es su valencia.

Como funciona con valencia +2 que es su valencia mayor le corresponde la terminación ico.c) Por lo tanto su nombre es óxido mercúrico.

SnO2.

Fe2O3.

CrO.

Hg2O.

SnO.

PtO2.

Pb2O3.

MnO2.

CdO.

Cu2O.

122

Au2O3.

PbO.

Ag2O.

Ácidos e hidróxidos..

El Ion H+ y el Ion OH-. Los iones de una solución son los responsables de las propiedades de la misma. El catión H+ de una solución le comunica a ella estas propiedades.

a) sabor acre.b) Enrojecer la tintura azul de tornasolc) Desprender hidrogeno con el cinc

Toda sustancia que en solución presenta estas propiedades y por consiguiente contenga el catión H+ recibe el nombre de ácido.El anión OH- de una solución le da estas propiedades:

a) sabor a lejía.b) Azulear la tintura de tornasol.

Toda solución que contenga estas propiedades y por consiguiente contenga OH- recibe el nombre de base o hidróxido.

Nomenclatura de los ácidos. Hemos vista ya que los ácidos son sustancias que ene solución contienen el catión H+.

El Ion H+ es característico de los ácidos.

Vamos a estudiar a continuación la manera de nombrarlos. El nombre que demos a un ácido depende del anión, esto es del Ion negativo, que acompañe al H+.

Los aniones pueden ser clasificados en dos grupos.a) Aniones sin oxígeno.b) Aniones con oxígeno.

123

Los principales anones sin oxígeno corresponden a los elementos de los grupos VIIA (halógenos), y VI a (anfígenos) de la clasificación periódica. He aquí la lista de los mismos.

Grupo AF -1 Cl -1 Br -1 I -1.

Grupo BS -2 Te -2 Se -2.

Estos aniones con el H+ dan los hidrácidos.Los hidrácidos se nombran mediante la palabra ácido y el nombre del anión

contraído y seguido de la terminación hídrico. La terminación hídrico es exclusiva de los hidrácidos. Siempre que la veamos debemos de pensar en la ausencia de oxígeno.

Dado el nombre de un hidrácido escribir su formula.

Ejemplo1. Ácido clorhídrico.

a) escribimos el anión y a continuación el catión ambos con sus respectivas cargas.

H+Cl-

b) si tienen cargas iguales se dejan como están los iones. (el cloro tiene carga -1, y el hidrogeno tiene cara +1, o sea, numéricamente son iguales, luego se dejan los iones como están).

HCl(Al escribir finalmente la formula la quitamos la carga)

Ácido sulfhídrico.

Ácido fluorhídrico

Ácido clorhídrico.

Ácido bromhídrico.

Ácido yodhídrico

Ácido selenhídrico.

Dada la formula de de un hidrácido escribir su nombre.

124

Ejemplo 1. HI.

a) Como hay H+ reconocemos que es un ácido, como no hay oxígeno será un hidrácido y llevara la terminación hídrico.

b) Como el ion es I- será ácido yodhídrico.

H2Te.

H2Se.

H2S.

HBr.

HF.

Los principales aniones con oxígeno pueden ser clasificados de la siguiente manera:Anionesa) ClO- (igual para Br y I). Nombre Hipo oso.

b) ClO-2 (igual para Br I) nombre . oso.

SO3= (igual para Se Te) nombre . oso.

PO3 ≡ (igual para As Sb) nombre . oso.NO2 - nombre . oso.CO2 = nombre . oso.

c) ClO-3 (igual para Br I) nombre . ico.

SO4= (igual para Se Te) nombre . ico.

PO4 ≡ (igual para As Sb) nombre . ico.NO3 - nombre . ico.CO3 = (igual para Si) nombre . ico.BO3 ≡ nombre . ico

d) ClO-4 (igual para Br I) nombre Per ico.

Excepción.

Manganeso

La valencia +3 que es la menor adquiere la terminación oso MnO2- Ion manganoso

La valencia +5 que es la intermedia adquiere la terminación ico MnO3- ion manganico

La valencia +7 que es la mayor adquiere preposición Per y la terminación ico MnO4- ion

permanganico

125

La unión de cualquiera de los aniones anteriores con el H+ nos da un tipo de ácido que se llama oxiácido. Todos los oxiácidos llevan oxígeno en su molécula.El nombre de un oxiácido se compone de dos vocablos. 1) la palabra ácido y 2) el nombre especifico , Hipocloroso, cloroso, clórico y perclórico.

Los aniones con oxigeno están clasificados en 4 grupos Hipo oso. oso. ico.Per ico.

Dado el nombre de un ácido escribir su formula.

Ejemplo: Ácido peryódico.a) como es un ácido hay H, como es peryódico el anión es IO4

-. Se escribe el catión y el anión con sus cargas correspondientes.

H+IO4-

b) Si los iones tienen cargas iguales se dejan sin alteración.

H+IO4-

c) la formula del ácido periódico es HIO4 (se quitan las cargas)

Ejemplo2. Ácido sulfúrico.La terminación ico nos indica el grupo del anión y la contracción sulfur nos precisa que es el tipo SO4=. Escribimos el anión y a continuación el catión H con sus cargas.

H+SO4=

Como tienen cargas desiguales ( -2 para el SO4= y +1 para el H+) se

entrecruzan los números correspondientes que pasan a ser subíndices.

H2+(SO4

-)1

La formula del ácido sulfúrico es H2SO4 (se quitan las cargas, y el 1 se omite)

Ácido fosforito.

Ácido. Arsenioso.

Ácido nítrico.

126

Ácido hipocloroso.

Ácido fosforoso.

Ácido hipoyodoso.

Ácido brómico.

Ácido carbónico.

Ácido perbrómico.

Ácido antimónico.

Ácido teluroso.

Ácido niotroso.

Ácido carbonoso.

Ácido selénico.

Dada la formula de un oxiácido escribir su nombre.Ejemplo 1 H2SO3.

a) se reconoce que es un oxiácido porque tiene hidrogeno y oxigeno y el metaloide S.b) El anión se compara al H+ es el SO3= (______oso)c) Es el ácido sulfuroso.

Ejemplo 2. HNO2.a) Es un oxiácido tiene oxigeno, hidrogeno y el metaloide N.b) El anión es NO2

- ( _______oso).c) Es el ácido nitroso.

H2CO3

HClO3

HBrO4

H3AsO3

H3SbO3

HBrO2

HIO

H3TeO4

HNO3

HIO2

HIO4

127

H3PO3

H3AsO3

Nomenclatura de los hidróxidos.Los hidróxidos son sustancias que en solución acuosa contienen el OH- llamado ion oxidrilo.El ion OH- es característico de los hidróxidos.Los hidroxidos se pueden representar mediante la siguiente formula general:

X(OH)n

X es el catión metálico.OH- anion oxidrilo.n es la carga del catión.

Como en todo hidróxido hay un catión metálico, es conveniente hacer una clasificación de los cationes de acuerdo con los grupos y cargas.

Grupo A:Li +1 K +1Ag +1 Na +1

Cu +1, +2 Au +1, +2

Grupo B:Mg +2 Ca +2 Sr +2Ba +2 Ra +2 Zn +2

Cd +2 Hg +1, +2

Grupo C:Al +3 Bi +3

Grupo D:Sn +2, +4 Pb +2, +4

Grupo E:Elementos de transición.

Cr +2, +3 Mn +2, +3 Fe +2, +3Co +2, +3 Ni +2, +3 Pt +2,+4

El catión amonio.No solo los elementos pueden formar cationes. Existe un catión formado por nitrógeno e hidrogeno que tiene esta estructura: NH4

+ y que se halla difundido en un gran numero de compuestos. Recibe el nombre de amonio.

El catión amonio es: NH4+.

128

Nomenclatura de los hidróxidos.Para nombrar a un hidróxido se emplean, la palabra hidróxido, la preposición de y el nombre del catión. Cuando el catión tiene una sola valencia.

Cuando los cationes tienen 2 valencias cada valencia del catión forma un hidróxido y para distinguirlos se pone con número romano la valencia del catión por ejemplo si el Cu trabaja con la valencia +2 el hidróxido será: hidróxido de cobre II. Cu(OH)2 (nomenclatura moderna)

En la nomenclatura clásica se utiliza la terminación oso para la valencia menor del catión en cuestión y la terminación ico para la valencia mayor.

Oso la corresponde a la valencia menor.Ico le corresponde a la valencia mayor.

Dado el nombre del hidróxido escribir su formula.

Ejemplo 1. Hidróxido de calcio.a) se escribe el catión Ca++ y el ion OH- uno a continuación del otro con sus cargas. El

ion OH se pone entre paréntesis

Ca++(OH)-

b) al paréntesis del OH se le pone como subíndice la carga del catión. En este caso es Ca++ se le pone el 2.

Ca++(OH)-2

c) La formula del hidróxido de calcio es:Ca(OH)2

Hidróxido estánnico.

Hidróxido de amonio.

Hidróxido de cinc.

Hidróxido cuprico.

Hidróxido de litio.

Hidróxido cuproso.

Hidróxido de magnesio.

Hidróxido férrico.

Hidróxido de oro II.

Hidróxido de estroncio.

129

Hidróxido mercurioso.

Hidróxido de níquel II.

Hidróxido de plata.

Hidróxido platínico.

Dad la formula del hidróxido escribir su nombre.

Ejemplo 1. Fe(OH)3.

a) Reconocemos que es un hidróxido por el Ion OH y el metal (Fe).b) Para dar el nombre nos fijamos en el subíndice del paréntesis, que es 3 en este caso.

El hierro forma dos cationes Fe++ y Fe+++. Como se corresponde a la mayor tomara la terminación ico.

c) El nombre será hidróxido férrico , (hidróxido de fierro III)

Mg(OH)2

Cr(OH)3

Ba(OH)2

KOH

Au(OH)3

Pb(OH)2

Cd(OH)2

Pt(OH)4

Sr(OH)2

AgOH

Fe(OH)2

Mn(OH)2

CuOH

Nomenclatura de las sales.Las sales son sustancias que están formadas por un catión metálico y un anión que siempre es (o contiene) un metaloide.Las sales pueden dividirse en dos grupos:

130

I sales haloideas Formada por los aniones sin oxígeno y cualquiera de los metales.

II Oxisales Formada por los aniones con oxígeno y cualquiera de los cationes.

Sales haloideas ( sin oxígeno).Los aniones sin oxígeno, F-, H-, Cl-, Br-, I-, S=, Se=, y Te=, al combinarse con

cualquiera de los cationes, dan origen a las sales haloideas.

Para nombrar estas sales se escribe el nombre del metaloide del anión contraído y seguido de la terminación uro, la preposición de y el nombre del catión especificando la carga por un numero romano o mediante las terminaciones oso e ico (como se realizó en los hidróxidos).

Así el F- es el anión de los fluoruros.Cl- es el anión de los cloruros.S= es el anión de los sulfuros.

Es muy importante recordar que la terminación uro excluye al oxígeno.

Dado el nombre de una sal haloidea escribir su formula.

Ejemplo 1. Cloruro férrico.

a) La terminación uro nos indica dos cosas, i) es una sal haloidea, ii) no hay oxígeno. Como es cloruro el anión es Cl-, ferroso indica que de los dos cationes que puede formar el fierro (Fe++, Fe+++) se toma el de menor carga, o sea Fe++. Se escriben el anión y el catión a continuación de sus cargas respectivas.

Fe++Cl-

b) como se tiene cargas desiguales (-1 para el cloro y +2 para el fierro) se entrecruzan los números. El subíndice 1 no se coloca.

Fe++Cl-2

c) la formula del cloruro ferroso será: FeCl2 (al final se omiten las cargas)Bromuro de sodio.

Sulfuro de aluminio.

Sulfuro estánico.

Cloruro de platino IV.

Fluoruro de bario.

131

Sulfuro de oro I.

Yoduro ferroso.

Seleniuro crómico.

Bromuro de estaño II.

Cloruro de cinc.

Bromuro férrico.

Sulfuro de amonio.

Sulfuro ferroso

Cloruro platinoso.

Dad la formula de una sal haloidea escribir el nombre.

Ejemplo 1. KI.

a) el catión metálico es K+ (de un solo tipo de carga). El anión es sin oxigeno (I-). Es una sal haloidea.

b) Le corresponde la terminación uro.c) Su nombre es ioduro de potasio.

CuS.

Fe2S3.

SnS2.

SrI2.

CoS3.

Co2Te.

NaSe.

FeCl3.

PbS.

CdBr2.

132

(NH4)2S.

CrCl2.

PtS2.

BaBr2.

Nomenclatura de los oxisales.Las oxisales son sales que poseen oxígeno en su molécula. Resultan e la unión de un

catión metálico con un anión que contiene oxigeno.El cuadro de los cationes con oxígeno que dimos para los oxiácidos sirve para la

nomenclatura de las oxisales teniendo en cuenta que las terminaciones cambian de esta manera:

En los oxiácidos. En las oxisales.Terminación. oso itoTerminación. ico ato

La terminación ito y ato indican siempre la presencia de oxigeno.Los aniones con oxígeno pasa, entonces, a quedar con las siguientes terminaciones:

a) ClO- (igual para Br y I). nombre Hipo ito.

b) ClO-2 (igual para Br I) nombre . ito.

SO3= (igual para Se Te) nombre . ito.

PO3 ≡ (igual para As Sb) nombre . ito.NO2 - nombre . ito.CO2 = nombre . ito.

c) ClO-3 (igual para Br I) nombre . ato.

SO4= (igual para Se Te) nombre . ato.

PO4 ≡ (igual para As Sb) nombre . ato.NO3 - nombre . ato.CO3 = (igual para Si) nombre . ato.BO3 ≡ nombre . ato.

d) ClO-4 (igual para Br I) nombre Per ato.

Obsérvese que los aniones de las oxisales, son los mismos de los oxiácidos. Lo único que cambia son las terminaciones.

133

Las sales se nombran indicando. i) el nombre del anión, ii) la preposición de, y iii) el nombre del catión señalando su carga con numero romano, si es de los que presentan dos tipos de carga, al igual que se hizo con los hidróxidos. O bien con la terminación oso e ico.

Dado el nombre una oxisal escribir su formula.

Ejemplo 1. Sulfato de sodio.

a) La terminación ato nos indica, que hay oxígeno, o sea, que es una oxisal. El anion es sulfato, SO4

=, y el catión Na+. Se escriben el anión y el catión con sus cargas.

Na+SO4=.b) Como tienen cargas diferentes se entrecruzan los números. El 2 será subíndice del

sodio y el 1 del SO4=.Na2

+SO4=.

c) La formula es Na2SO4.

Clorito de aluminio.

Fosfato de bario.

Carbonato platínico.

Sulfito de estaño II.

Hipoclorito de amonio.

Nitrato de zinc.

Arseniato férrico.

Peryodato de calcio.

Bromato cúprico.

Borato de sodio.

Clorito de magnesio.

Yodito de oro III.

Antimoniato estanoso.

Nitrito ferroso.

134

Dada la formula de una oxisal escribir su nombre.

Ejemplo 1. Na3AsO4.

a) Es una oxisal (tiene oxígeno). Hay que precisar el anión y el catión. El anión es ASO4≡ (es terminación ato). El catión es Na+ (una sola clase de carga).

b) Anión arseniato m catión sodio.c) Nombre arseniato de sodio.

CuSO4.

Sn3(PO4)2.

Cu2SO4

Pt(SO3)2.

NaIO

Ca3(PO4)3.

(NH4)2CO3.

Pb(NO3)2.

Cr(ClO4)3.

CaSiO3.

KClO3.

Mn(NO2)3.

Cu(NO2)2.

Ba3(SbO4)2.

Sales dobles.Son las sales que contienen dos cationes metálicos. Ejemplo 1. K+Na+SO4

=.Contiene el anión SO4

= y los cationes K+ y Na+. Oxisal doble.Ejemplo 2. K+Na+S=. Contiene el anión S= y los cationes K+ y Na+. Sal haloidea doble.

Las sales dobles puede ser, según se ve en los ejemplos anteriores, oxisales y haloideas. Ambos tipos se nombran intercalando la palabra doble entre el nombre general de la sal y los nombres de los cationes.

Los dos ejemplos anteriores se nombraran:

135

i) Sulfato doble de sodio y potasio.ii) Sulfuro doble de sodio y potasio.

Dando el nombre de una sal doble escribir su formula.

Ejemplo. Arseniato doble de sodio y magnesio.

a) Se escriben el anión y los cationes con sus cargas correspondientes.

Na+Mg++AsO≡4.

b) se mira si las cargas están balanceadas, esto es, si el total de cargas negativas es igual al de las cargas positivas. Si no ocurre esto se deben balancear mediante los subíndices correspondientes. (como en este caso son iguales, se deja la formula sin alteración.

c) NaMgAsO4 es la formula del arseniato doble de sodio y magnesio.

Ejemplo 2. Sulfuro doble de calcio y potasio.

a) se tiene el anión S= y los cationes Ca++ y K+.

K+Ca++S=

b) como el total de las cargas negativas es diferente del total de las cargas positivas, se busca la manera de balancear estas cargas, colocando el subíndice 2 al S= y el subíndice 2 al K+. Ello nos da cuatro como valor de carga de cada clase.

K2+Ca++S2

=

c) la formula del sulfuro doble de potasio y calcio es K2CaS2.

Fosfato doble de calcio y sodio.

Carbonato doble de sodio y amonio.

Sulfuro doble de potasio y amonio.

Arseniato doble de sodio y bario.

Dada la formula de una sal doble escribir su nombre.

Ejemplo 1. NaKSiO3.

a) se reconoce que es una sal doble por poseer 2 cationes metálicos.b) Se precisan las cargas de los cationes y se identifica el anión. Los cationes Na+, K+ y

el anión SiO3= silicato.

c) El nombre es silicato doble de sodio y potasio,.

136

Na2ZnS2

NaLiCO3

NaNH4Se

CaNH4PO4

MgNH4PO4

CaKAsO4.

Sales ácidas.Una sal es ácida cuando contiene el Ion H+, en determinadas condiciones puede

cederlo.

Ejemplos de sales acidas

NaHSO4 contiene el H+.KHS contiene el H+.NaHCO3 contiene H+.

Las sales ácidas se pueden nombrar de 3 maneras.

1) intercalando la palabra ácido entre el nombre de la sal y el catión.Ejemplo sulfato ácido de sodio NaHSO4.

2) Anteponiendo el prefijo Bi al nombre de la sal. Ejemplo Bisulfuro de sodio.3) Anteponiendo el prefijo hidro al nombre de la sal (nomenclatura moderna)

ejemplo hidrosulfato de sodio.

Los principales aniones de las sales ácidas son:

HCO3- (bicarbonato o carbonato ácido)

HSO4- (sulfato)

HSO3- (bisulfito)

HS- (sulfuro acido)HPO4

= (fosfato monoacido)H2PO4

= (fosfato diácido).Como se ve las sales ácidas pueden ser haloideas y oxisales.

Dado el nombre de una sal ácida escribir su formula.Ejemplo 1. Bicarbonato de magnesio.

a) El prefijo Bi nos indica que es sal ácida. Se escriben el anión HCO3- y el catión magnesio uno a continuación de otro. Con sus cargas.

Mg++HCO3-

137

b) Como tienen cargas desiguales (-1 para el anión y +2 para el catión) se entrecruzan los números correspondientes.

Mg++(HCO3-)2

c) la formula será Mg(HCO3)2

Fosfato monoácido de sodio

Sulfato ácido de potasio.

Bisulfito de sodio.

Bicarbonato ferroso.

Sulfuro ácido de sodio.

Dada la formula de una sal ácida escribir su nombre.

Ejemplo. NaHSO4.

a) tenemos una sal ácida ya que puede dar H+.b) El anión es: HSO4

- (sulfato ácido) y el catión Na+.c) Nombre será sulfato ácido de sodio.

Ca(HCO3)2

Na2HAsO4

NH4HS.

Sn(HCO3)2.

KHSO3.

Sales básicas. Son las que contienen el ion OH-.

Ejemplos. I) CaOHNO3. II) CaOHCl.Ambas sales contienen el OH-. Por lo tanto son básicas.Puede ser oxisales (ejemplo I) o sales haloideas (ejemplo II).Se pueden nombrar de dos maneras.

1) intercalando la palabra básico entre los nombres, de la sal y el catión. Si hay mas de un OH- se dice dibásico, tribásico, etc.. El ejemplo I se nombra nitrato básico de calcio.

2) Nomenclatura moderna. Se antepone el prefijo hidroxi al nombre del anión . si hay más de un OH- se dice dihidroxi, trihidroxi etc. El ejemplo I se nombra hidroxinitrato de calcio.

138

Dado el nombre de una sal básica escribir su formula.

Ejemplo Cloruro básico de bismuto.

a) la palabra básico denota que se trata de una sal básica. Primero hay que ver queda el catión. Como se dice monobásico posee un OH- unido al Bi+++ luego el catión es (Bi+++OH-)++. Su carga neta es +2.

(Bi+++OH-)++Cl-

b) como las cargas son desiguales, se entrecruzan los números y queda.

(Bi+++OH-)++Cl-2

c) la formula es (Bi+++OH-)Cl2

Sulfato dibásico de bismuto.

Sulfato básico de bismuto.

Nitrato básico de Pb II.

Carbonato básico de magnesio.

Dada la formula de una sal básica escribir su nombre.

Ejemplo 1. [Bi(OH)2]2S.

a) podemos observar que se trata de una sal básica, ya que contiene OH-.b) El anión es S= (sulfuro, el catión es Bi+++ con dos OH-)c) Por lo tanto su nombre será sulfuro dibásico de bismuto.

Bi(OH)2Cl.

BiOHCO3.

CaOHNO3.

PbOHNO3.

Fórmula empírica. Es la mínima expresión para una molécula en donde los subíndices de cada uno de los elementos que la forman es el mínimo entero.

139

46.- El análisis elemental de un compuesto dio los siguientes resultados en % masa 57.1% de C, 4.79% de H, y 38.11% de S.a) ¿Cuál es la formula empírica para el compuesto?b) Cuál es la formula verdadera? (sabiendo que 10gr de esta sustancia se comportan de la

misma forma que 3.6*1022 moléculas).

140

47.- 1.500g de un compuesto que sólo contiene C, H y O fue quemado totalmente produciendo 1.738g de anhídrido carbónico y 0.711g de agua. Calcule la formula empírica de dicho compuesto

141

48.- Un compuesto orgánico que sólo contiene C, N, H y O al analizarse se hizo en dos partes, 1.279g de muestra al quemarse completamente produjo 1.60g de anhídrido carbónico y 0.77g de agua; la otra muestra de 1.625g produjo 0.216g de N. ¿Cuál es la formula empírica del compuesto?

142

***49.- Mediante análisis elemental se encontró que un compuesto formado orgánico contiene C, H, N y O. Una muestra 1.279 se quemo con el suficiente oxígeno produciendo 1.60gr de CO2 y 0.777gr de H2O. Una muestra de 1.625gr del mismo compuesto produjo 1.9005gr de NO2. Calcule la fórmula molecular.

143

54.- El mineral llamado olivino contiene un 40.86% de anhídrido silicílico , 47.35% en MgO y 11.72% de oxido ferroso. ¿Que formula química corresponde al mineral?

144

55.- Se calienta una muestra de 4.700gr de un óxido de cobre en una corriente gaseosa de hidrógeno formándose 0.592 gramos de agua. ¿Cuál es la formula molecular del óxido?

145

56.- Los elementos X e Y forman un compuesto que tiene 40% masa de X. La masa atómica de X es el doble de la masa atómica de Y. ¿Cual es la formula empírica del compuesto?

146

57.- El elemento X se combina con el elemento Z formando tres compuestos diferentes.

a) Un gramo del elemento X reaccionó completamente con 0.472g de Z.b) Un gramo del elemento X reaccionó completamente con 0.630g del elemento Z c) Un gramo del elemento X reacciona completamente con 0.789g del elemento Z.El primer compuesto tiene formula molecular X2Z3. ¿Cuales son las fórmulas

empíricas de los otros dos compuestos?. ¿Como es la masa de X con respecto de la masa de Z?

147

58.- Un plástico de los denominados poliéster tiene por formula Br3C6H3(C8H8)n; donde n varía con las condiciones bajo las que se prepara este tipo de poliestireno.

El análisis de una muestra de poliestireno mostró que el contenido de bromo fue de 10.46% masa . Calcule el valor de n para este compuesto.

148

59.- La cafeína es un estimulante que se encuentra en el café , el té y ciertas bebidas refrescantes, y contiene C,H,O y N. La combustión de 1 mgr de cafeína produce 1.813mgr de CO2, 0.4639mgr de H2O y 0.2885mg de N2. Determine el peso molecular de la cafeína que cae entre 150 y 400 gr/mol.

149

60.- Un compuesto cuya masa molecular es 177 contiene C, H, Br y O. El análisis de una muestra de dicho compuesto manifiesta que contiene 8 veces mas C que H. Calcular la fórmula molecular del compuesto.

150

Fórmulas a partir de masas moleculares exactas.Determinados por medio de un espectrómetro de masa.Un espectrómetro de masas es un instrumento que separa partículas de diferente composición isotópica y mide sus masas individuales relativas.

Si se conoce la masa nuclídica de un compuesto desconocido con suficiente precisión a partir del espectrómetro de masas se puede obtener la formula molecular exacta a partir de esta información sin necesidad de realizar un análisis cuantitativo.

Este método de determinación de fórmulas ha tenido gran aplicación en química orgánica, permite la construcción de una lista de fórmulas moleculares posibles consistentes con un peso molecular dado.

Método para determinar las fórmulas moleculares exactas.

1.- Hacer suposiciones acerca de la composición elemental.a) Suponer la presencia de N, O, e H aunque puede suceder que no todos estén presentes.b) Especificar sise tiene alguna otra información particular del compuesto.

2.- Aplicar la siguiente ecuación para determinar el número máximo de hidrógenos.

n(Hmax) = 2N(C) + n(N) + 2

3.- Hacer una lista de todas las fórmulas posibles consistentes con el número de masa determinada por espectrometría de masas (el número entero máximo cercano a la masa molecular dada)a) El número de masa de una molécula es la suma de los números de masa de los átomos que constituyen la molécula.b) Cuando la forma natural de un elemento conste principalmente de un isótopo. Utilice es número de masa de ese isótopo.c) Cuando la forma natural de un elemento conste de mas de un isótopo estable en cantidad apreciable, utilice el número de masa de cualquiera de los nuclídos que se encuentran en cantidad apreciable y que este de acuerdo con el número de masa de la molécula.d) Introduzca el número de átomos de hidrogeno que concuerde con el número de masa total de la molécula.

4.- Calcule la masa molecular exacta para cada fórmula posible, observe si alguna se sujeta a la masa molecular dada hasta una precisión de por lo menos 0.001 uma.

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50.- Encuentre la formula de un compuesto orgánico cuya masa molecular exacta medida por espectrometría de masas es 44.025, se sabe que los únicos elementos posibles son: C,H,N, y O.

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51.- Se analizo un compuesto orgánico que contiene al menos 1 y no más de dos átomos de S por molécula, el compuesto no tiene N pero puede contener O. La masa molecular determinada por espectrometría de masas fue 111.028 determine: La masa molecular del compuesto.

153

62.- Un compuesto orgánico tiene una masa molecular nuclidica determinada por espectrometría de masas igual a 119.913.Se sabe que por lo menos tiene un átomo de cloro. Determine la fórmula molecular del compuesto.

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apuntes de química

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