Composicin porcentual Conocida la frmula de un compuesto qumico, es posible saber el porcentaje de masa con el que cada elemento que forma dicho compuesto est presente en el mismo. La composicin porcentual de una sustancia es el porcentaje de masa de cada elemento presente en un compuesto. El 100% est dado por la masa total del compuesto que ya conocemos como masa molar, o peso molecular como lo llamamos ms frecuentemente. La composicin porcentual de cada elemento en un compuesto es siempre la misma, independientemente del tamao de la muestra que se tome. La frmula qumica de un compuesto a travs de su composicin porcentual Cmo se obtiene la composicin porcentual?Los pasos a seguir son:1.- se obtiene el peso molecular del compuesto. El peso molecular se obtiene multiplicando el peso atmico por la cantidad de tomos que hay de un elemento. Esto de debe hacer con cada uno de los elementos presentes en el compuesto; finalmente se suman y asi obtenemos el peso molecular del compuesto.2.- Se divide el peso de cada uno de los compuesto entre el peso molecular de todo el compuesto.3.Se multiplica por 100 para obtener el porcentaje.EjemploUna molcula de dixido de azufre, SO2, contiene un tomo de azufre y dos de oxgeno. Calcular la composicin en tanto por ciento de dicha molcula.Datos:Peso atmico del azufre es 32,1Peso atmico del oxgeno, 16,0A continuacin se obtiene el peso molecular total:Masa molecular del SO2S = 1 * 32,1 =32,1O = 2 * 16 = 32Suma total = 64,1Porcentaje de azufre en el compuesto: 32.1 /64 = .50 * 100 = 50%Porcentaje de oxgeno en el compuesto: 32 / 64 = .50 *100= 50%

Frmulas Moleculares

La frmula molecular es una representacin convencional de los elementos que forman una molcula o compuesto qumico, propuesta por Berzelius a principios del siglo XIX. Una frmula molecular se compone de smbolos y subndices numricos; los smbolos se corresponden con los elementos que forman el compuesto qumico representado y los subndices, con la cantidad de tomos presentes de cada elemento en el compuesto. As, por ejemplo, una molcula de cido sulfrico, descrita por la frmula H_{2}SO_{4} posee dos tomos de hidrgeno, un tomo de azufre y 4 tomos de oxgeno. El trmino se usa para diferenciar otras formas de representacin de estructuras qumicas, como la frmula desarrollada o la frmula esqueletal. La frmula molecular se utiliza para la representacin de los compuestos inorgnicos y en las ecuaciones qumicas. Tambin es til en el clculo de los pesos moleculares.En un sentido estricto, varios compuestos inicos, como el cloruro de sodio o sal comn, y minerales carecen de entidades moleculares, pues estn compuestos por redes de iones, y por ello, slo es posible hablar de frmula emprica.Indica la relacin real de tomos que existen en las molculas que forman un compuesto. Slo es pertinente hablar de frmula molecular en compuestos covalentes. Para calcular la frmula molecular se debe conocer la masa molecular del compuesto y la masa de la frmula mnima. Al dividir estas dos cantidades, nos dar un nmero entero, el cual multiplica cada uno de los elementos de la frmula mnima, para dar como resultado la frmula molecular.Ejemplo:Si tenemos un xido de hierro, con el 77.7% de Fe y 22.3% de O, cul es la Frmula empirica y molecular? Lamasa molecular de este compuesto es 143,7 u.m.a.1. Encontrar la frmula mnima.

Fe: 77,7%= 77,7 g.O: 22,3%= 22,3 g.

Moles de Fe: 77,7 g * 1 mol de Fe / 55,84 g de Fe = 1,39Moles de O: 22,3 g * 1 mol de O / 15,99 g de O= 1,39

Fe= 1,39 / 1,39= 1O= 1,39 / 1,39 = 1 FeO = Frmula Mnima.

2. Encontrar Frmula Molecular.Masa Molecular: 143,7 u.m.a.Masa frmula mnima: Fe= 55,84 u.m.a.O= 15,99 u.m.a.Estos dos se suman y da 71,83 u.m.a.143,7 u.m.a. / 71,83 u.m.a. = 2

Frmula Mnima * 2 = Frmula MolecularFeO * 2 = Fe2O2.

en qumica la frmula emprica es una expresin que representa la proporcin ms simple en la que estn presentes los tomos que forman un compuesto qumico. Es por tanto la representacin ms sencilla de un compuesto.1 Por ello, a veces, se le llama frmula mnima y se representa con "fm".

Frmula emprica Qumica/Frmula emprica Una frmula es una pequea lista de los elementos qumicos que forman una sustancia, con alguna indicacin del nmero de moles de cada elemento presente y, a veces, la relacin que tiene con otros elementos de la misma sustancia.

Frmulas Mnimas

Para calcular las frmulas qumicas mnimassiga el siguiente procedimiento:1. Los porcentajes de cada sustancia (elemento), trabjelos como si fueran gramos.2. Convierta los gramos de cada elemento a moles.3. Divida cada resultado por el menor de ellos.4. Aproxime o multiplique para encontrar los enteros de cada elemento, los cuales se ponen como subndices.Ejemplo:Determine la frmula emprica de un compuesto que contiene 25,4% de Nitrgeno, 17% de Potasio y 57,6% de Oxgeno.

1. Covertir a gramos. 25,4% de N= 25,4 gramos de N17% de K= 17 gramos de K57,6% de O= 57,6 gramos de O.

2. Convertir a moles.

Moles de N: 25,4 g de N * 1 mol de N / 14,006 = 1,81 moles de N.Moles de K: 17 g de K * 1 mol de K / 39,102 = 0,43 moles de K.Moles de O: 57,6 g de O * 1 mol de O / 15,99 = 3,6 moles de O.3. Dividir por el menor.

N: 1,81 / 0,43 = 4,2.K: 0,43 / 0,43 = 1O: 3,6 / 0,43 = 8,374. Aproximar los resultados y ponerlos como subndices.

N: 4,2 = 4K: 1= 1O: 8,37= 8

= N4KO8.

Nota: Este es slo un ejemplo. No hemos comprobado la existencia de este compuesto.

La ley de Dalton o ley de las proporciones mltiples formulada en 1808 por John Dalton, es una de las leyes ms bsicas. Fue demostrada por el qumico y fsico francs Louis Joseph Gay-Lussac. Dice:

Cuando dos o ms elementos se combinan para dar ms de un compuesto, una masa variable de uno de ellos se une a una masa fija del otro, y la primera tiene como relacin nmeros cannicos e indistintos.ExplicacinEsta ley afirma que cuando dos elementos se combinan para originar distintos compuestos, dada una cantidad fija de uno de ellos, las diferentes cantidades del otro que se combinan con dicha cantidad fija para dar como producto los compuestos, estn en relacin de nmeros enteros sencillos. Esta fue la ltima de las leyes ponderales en postularse. Dalton trabaj en un fenmeno del que Proust no se haba percatado, y es el hecho de que existen algunos elementos que pueden relacionarse entre s en distintas proporciones para formar distintos compuestos. As, por ejemplo, hay dos xidos de cobre, el CuO y el Cu2O, que tienen un 79,89% y un 88,82% de cobre, respectivamente, y que equivalen a 3,973 gramos de cobre por gramo de oxgeno en el primer caso y 7,945 gramos de cobre por gramo de oxgeno en el segundo. La relacin entre ambas cantidades es de 1:2 como se expresa actualmente con las frmulas de los compuestos derivados de la teora atmica.

La ley de las proporciones definidas o la Ley de Proust enuncian:

Cuando se combinan dos o ms elementos para dar un compuesto determinado, siempre lo hacen en la misma proporcin fija, con independencia de su estado fsico y de la manera de obtenerlo.

Consecuencias de la ley de Proust:

1 La constitucin, por ejemplo, del cloruro sdico indica que para formar 5 g de cloruro sdico, se necesitan 3 g de cloro y 2 g de sodio, por lo que la proporcin entre las masas de ambos elementos es:

2 Sin embargo, si hacemos reaccionar ahora 10 g de cloro con otros 10 g de sodio, no obtendremos 20 g de cloruro sdico, sino una cantidad menor, debido a que la relacin de combinacin entre ambas masas siempre es 1,5 por lo que:

3 Si ahora quisiramos hallar la proporcin entre los tomos que se combinan de cloro y sodio para formar cloruro sdico, deberamos dividir la cantidad de cada elemento entre su masa atmica, de forma que si reaccionan 6 g de Cl con 4 g de Na, como 35,5 g/mol y 23 g/mol son las masas atmicas del cloro y sodio, respectivamente, entonces:

Lo que indica que por cada 0,17 moles de cloro reaccionan otros 0,17 moles de sodio para formar el cloruro sdico, o cualquier mltiplo o submltiplo de esa reaccin. Por tanto, 1 tomo de cloro tambin se combina con 1 tomo de sodio para formar cloruro sdico, luego la frmula de ste compuesto es NaCl y la proporcin entre sus tomos es 1:1.

Ley de las proporciones equivalentesLa ley de las proporciones recprocas o equivalentes o tambin ley de Richter-Wenzel es una de las llamadas leyes estequiometrias y fue enunciada por primera vez por Jeremas Benjamn Richter en 1792 en el libro que estableci los fundamentos de la estequiometria, que complet el trabajo realizado previamente por Carl Friedrich Wenzel, quien en 1777 public por primera vez tablas de pesos de equivalencia para cidos y bases. Es de importancia para la historia de la qumica y el desarrollo del concepto de mol y de frmula qumica, ms que para la qumica actual. Esta ley permite establecer el peso equivalente o peso-equivalente-gramo, que es la cantidad de un elemento o compuesto que reaccionar con una cantidad fija de una sustancia de referencia.

El enunciado de la ley es el siguiente:

Las masas de dos elementos diferentes que se combinan con una misma cantidad de un tercer elemento, guardan la misma relacin que las masas de aquellos elementos cuando se combinan entre s..

En la ciencia moderna, se usa el concepto de peso equivalente sobre todo en el contexto de las reacciones cido-base o de las reacciones de reduccin-oxidacin. En estos contextos, un equivalente es la cantidad de materia que suministra o consume un mol de iones hidrgeno o que suministra o consume un mol de electrones.

Balanceo de una ecuacin qumicaBalancear una ecuacin significa que debe de existir una equivalencia entre el nmero de los reactivos y el nmero de los productos en una ecuacin. Lo cual, existen distintosmtodos, como los que veremos a continuacinPara que un balanceo sea correcto: "La suma de la masa de las sustancias reaccionantes debe ser igual a la suma de las Masas de los productos"Veremos 3 tipos de balanceo de ecuaciones qumicas: Balanceo por TANTEO, OXIDO-REDUCCIN (REDOX) Y MATEMATICO O ALGEBRAICO:

Mtodo de balanceo por tanteo

El mtodo de tanteo se basa simplemente en modificar los coeficientes de uno y otro lado de la ecuacin hasta que se cumplan las condiciones de balance de masa. No es un mtodo rgido, aunque tiene una serie de delineamientos principales que pueden facilitar el encontrar rpidamente la condicin de igualdad.

Se comienza igualando el elemento que participa con mayor estado de oxidacin en valor absoluto.Se contina ordenadamente por los elementos que participan con menor estado de oxidacin.Si la ecuacin contiene oxgeno, conviene balancear el oxgeno en segunda instancia.Si la ecuacin contiene hidrgeno, conviene balancear el hidrgeno en ltima instancia.En el ejemplo, se puede observar que el elemento que participa con un estado de oxidacin de mayor valor absoluto es el carbono que acta con estado de oxidacin (+4), mientras el oxgeno lo hace con estado de oxidacin (-2) y el hidrgeno con (+1).

Comenzando con el carbono, se iguala de la forma ms sencilla posible, es decir con coeficiente 1 a cada lado de la ecuacin, y de ser necesario luego se corrige.

Se contina igualando el oxgeno, se puede observar que a la derecha de la ecuacin, as como est planteada, hay 3 tomos de oxgeno, mientras que a la izquierda hay una molcula que contiene dos tomos de oxgeno. Como no se deben tocar los subndices para ajustar una ecuacin, simplemente aadimos media molcula ms de oxgeno a la izquierda:

O lo que es lo mismo:

Luego se iguala el hidrgeno. A la izquierda de la ecuacin hay cuatro tomos de hidrgeno, mientras que a la derecha hay dos. Se aade un coeficiente 2 frente a la molcula de agua para balancear el hidrgeno:

El hidrgeno queda balanceado, sin embargo ahora se puede observar que a la izquierda de la ecuacin hay 3 tomos de oxgeno (3/2 de molcula) mientras que a la derecha hay 4 tomos de oxgeno (2 en el xido de carbono (II) y 2 en las molculas de agua). Se balancea nuevamente el oxgeno agregando un tomo ms (1/2 molcula ms) a la izquierda:

O lo que es lo mismo:

Ahora la ecuacin queda perfectamente balanceada. El mtodo de tanteo es til para balancear rpidamente ecuaciones sencillas, sin embargo se torna smamente engorroso para balancear ecuaciones en las cuales hay ms de tres o cuatro elementos que cambian sus estados de oxidacin. En esos casos resulta ms sencillo aplicar otros mtodos de balanceo.

Mtodo de balanceo algebraico[editar]El mtodo algebraico se basa en el planteamiento de un sistema de ecuaciones en la cual los coeficientes estequiomtricos participan como incgnitas, procediendo luego despejar estas incgnitas. Es posible sin embargo que muchas veces queden planteados sistemas de ecuaciones con ms incgnitas que ecuaciones, en esos casos la solucin se halla igualando a uno de cualquiera de los coeficientes a 1 y luego despejando el resto en relacin a l. Finalmente se multiplican todos los coeficientes por un nmero de modo tal de encontrar la menor relacin posible entre coeficientes enteros.En el ejemplo:

para el elemento hidrgeno (H) hay 4a tomos en los reactivos y 2d tomos en los productos. De esta manera se puede plantear una condicin de igualdad para el hidrgeno:Hidrgeno: 4a = 2dY procediendo de la misma forma para el resto de los elementos participantes se obtiene unsistema de ecuaciones:Hidrgeno: 4a = 2dOxgeno: 2b = 2c + dCarbono: a = cCon lo que tenemos un sistema lineal de tres ecuaciones con cuatro incgnitas homogneo:

Al ser un sistema homogneo tenemos la solucin trivial:

Pero debemos buscar una solucin que no sea trivial, ya que esta implicara que no hay "ningn" tomo, y no describe el planteo qumico, proseguimos a simplificar:

Si, la tercera ecuacin, la cambiamos de signo, la multiplicamos por dos y le sumamos la primera tendremos:

Pasandodal segundo miembro, tenemos:

Con lo que tenemos el sistema resuelto en funcin ded:

Se trata en encontrar el menor valor dedque garantice que todos los coeficientes sean nmeros enteros, en este caso haciendod= 2, tendremos:

Sustituyendo los coeficientes estequimtricos en la ecuacin de la reaccin, se obtiene la ecuacin ajustada de la reaccin:

sta dice que1molcula de metano reacciona con2molculas de oxgeno para dar1molcula de dixido de carbono y2molculas de agua.Al fijar arbitrariamente un coeficiente e ir deduciendo los dems pueden obtenerse valoresracionalesnoenteros. En este caso, se multiplican todos los coeficientes por elmnimo comn mltiplode losdenominadores. En reacciones ms complejas, como es el caso de las reaccionesredox, se emplea el mtodo del ion-electrn.

Clculos estequiomtricosLos clculos estequiomtricos se basan en las relaciones fijas de combinacin que hay entre las sustancias en las reacciones qumicas balanceadas. Estas relaciones estn indicadas por los subndices numricos que aparecen en las frmulas y por los coeficientes. Este tipo de clculos es muy importante y se utilizan de manera rutinaria en el anlisis qumico y durante la produccin de las sustancias qumicas en la industria. Los clculos estequiomtricos requieren una unidad qumica que relacione las masas de los reactantes con las masas de los productos. Esta unidad qumica es elmol.

Clculos estequiomtricos[editar]Cuando hablamos de "estequiometra", nos estamos refiriendo a una rama de la Qumica bsica, en la que estamos usando la expresin escrita (ecuacin qumica) de un proceso o fenmeno qumico con el fin de hacer clculoscuantitativos(en peso y/o volumen) sobre dicho proceso, que puedan utilizarse en un laboratorio o industria, generalmente para obtener una cantidad de producto puro; tambin se nos puede preguntar la cantidad (o cantidades respectivas) de los reactivos necesarios para una determinada produccin.Segn en el mbito en que nos movamos, las sustancias de partida (losreactivos) se encontrarn en estado puro (caso de los laboratorios qumicos de cierto nivel) o impurificados (caso de la industria en general). Este dato deber tenerse muy en cuenta al realizar los clculos, ya que -en la ecuacin qumica- trataremos con especies qumicas puras, concretamente con sus frmulas qumicas, que (como es lgico) se refieren a molculas concretas y no a mezclas o disoluciones. Por tanto, el primer paso para estudiar la estequiometra de una reaccin es escribir correctamente tanto los reactivos como los productos del proceso total, especificando su estado fsico (slido, lquido, gas, disolucin), su grado de pureza, y las condiciones ambientales (presin dentro del recipiente, temperatura, a veces grado de humedad, etc.). Un segundo paso es ajustar (balancear) qumicamente la ecuacin, tal como se ha expresado en apartados anteriores. Dentro de este algoritmo, el siguiente paso es tener en cuenta la pureza de las especies, para usar cantidadespuras. Cuarto paso: Expresar los datos cuantitativos del problema propuesto en unidades qumicas, es decir, enmoles. La quinta etapa consiste en establecer una relacin molar (mediante la ecuacin qumica) y resolver la proporcin (que en casi todos los casos ser de tipo elemental). Por ltimo, se convierte el nmero de moles calculado, a la unidad cuantitativa pedida en el problema (gramos, litros, etc.)Podemos decir que este apartado de las ciencias qumicas es de una importancia fundamental dentro del saber humano, puesto que es vital para la investigacin y para la industria.

Existe una forma sencilla de sistematizar los clculos estequiomtricos: Construir una tabla sencilla e ir rellenndola con las cantidades que se van hallando, con lo que, en cualquier momento, podemos volver atrs.Como ejemplo, podemos resolver la siguiente cuestin: Cuando el hierro metlico reacciona con el cido clorhdrico, se produce cloruro de hierro(III) y se desprende hidrgeno gaseoso. Qu peso de cido clorhidrico se necesita exactamente para que reaccionen 10 gramos de metal (es decir, sin que sobre cido)?.Por la bibliografa, debemos averiguar los pesos atmicos de los elementos que intervienen en el proceso:H: 1; Cl: 35'5 ; Fe: 55'8Como se ha dicho, escribiremos la ecuacin, ajustada, del proceso:Fe + 3 HCl FeCl3+ 3/2 H2o bien... 2 Fe + 6 HCl 2 FeCl3+ 3 H2donde los pesos atmicos y moleculares son:2 Fe+6 HCl2 FeCl3+3 H2

Pesos moleculares55'836'5162'32

Despus, insertamos los datos e incgnitas del problema propuesto:2 Fe+6 HCl2 FeCl3+3 H2

Pesos moleculares55'836'5162'32

Masas volmenes10 gm

donde "m" es el peso-incgnita de cido.Luego, expresando dichos datos en moles, ponemos otras dos filas que, si bien ahora tienen una importancia relativa, son muy interesantes en clculos de reacciones de procesos en equilibrio qumico.2 Fe+6 HCl2 FeCl3+3 H2

Pesos moleculares55'836'5162'32

Masa volumen10m

Moles iniciales10/55'8 = 0'18x00

Moles destruidos0'180'5400

Ahora "x" esnmero de moles de HCl, y en la ltima fila aparece como 0'54, cantidad que se obtiene al gestionar una sencilla proporcin:2 moles de Fe necesitan 6 moles de HCl0'18 moles ....................xComo nos piden "peso" de HCl, solo nos queda convertir el n de moles en gramos:0'54 (moles) x 36'5 (g/mol HCl) =19'71 gramos

Vamos a poner otro ejemplo, algo ms complicado: Siguiendo el mtodo Haber-Bosch, vamos a sintetizar amonaco partiendo de nitrgeno e hidrgeno gaseosos. Qu volumen de amonaco (gas), medido a 15 atm de presin y 85 C, se obtendr a partir de 45 gramos de nitrgeno puro?Los pesos atmicos son: H=1 N=14.La reaccin correspondiente es... N2+ H2 NH3Que una vez ajustada queda como... N2+ 3 H2 2 NH3El nmero de moles usados ser...= 1'6 moles de N2Segn la ecuacin ajustada, 1 mol de N2produce 2 moles de NH3Por tanto, 1'6 moles .....................nResolvemos la proporcin...n ==3'2 moles NH3Tambin podemos confeccionar la parrilla de datos como en el ejemplo anterior:EcuacinN2+3 H22 NH3

Pesos atms /moleculares28217

Pesos/volumns45 g?0

Moles iniciales45/28 = 1'6?0

Moles destruidos1'6?0

Moles formados00n

Como se nos pide el volumen producido, debemos transformar los 3'2 moles de amonaco en litros, pero teniendo en cuenta la presin y la temperatura reinantes. Para ello, recordaremos la frmula de Boyle...P . V = n . R. TEs decir, 15 . V = 3'2 . 0'082 . (273+85)Lo que nos da... V =6'26 litrosde NH3

Como se comprender, este tipo de problemas se puede complicar extraordinariamente, cuando intervienen disoluciones, pureza de materiales, rendimiento real del proceso, etc.