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ESTEQUIOMETRIA Ing. José Eliú Lima Pérez


GENERALIDADES  Masa Atómica  Algunas veces conocida como peso atómico, es la masa de un átomo en unidades de masa atómica (uma).  Una unidad de masa atómica se define como: una masa exactamente igual a un doceavo de la masa de un átomo de carbono-12.  El carbono-12 es el isótopo del carbono que tiene seis protones y seis neutrones. Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez


GENERALIDADES  Mol  Se define como la cantidad de una sustancia dada que

contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas u otras partículas) como átomos hay exactamente en 12 g del isótopo de carbono-12.  El número real de átomos en 12 g de carbono-12 se determina experimentalmente.  Este número se denomina número de Avogadro (NA). El valor comúnmente aceptado es ¿Por qué se le llama número de NA = 6.0221367 x 1023 Avogadro a este factor? Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez


GENERALIDADES ď‚— Masa Molar ď‚— La masa molar (M)de una sustancia es la masa de un

mol de la sustancia. Vulgarmente es conocida como “peso molecular (P.M.)â€?. ď‚— Sus dimensionales se expresan en (g/mol). ď‚Ąđ?‘´ =

đ?’Žđ?’‚đ?’”đ?’‚ đ?’…đ?’† đ?’?đ?’‚ đ?’”đ?’–đ?’”đ?’•đ?’‚đ?’?đ?’„đ?’Šđ?’‚

đ?’Žđ?’?đ?’?đ?’†đ?’” đ?’…đ?’† đ?’?đ?’‚ đ?’”đ?’–đ?’”đ?’•đ?’‚đ?’?đ?’„đ?’Šđ?’‚

=

đ?’ˆ

đ?’Žđ?’?đ?’?

ď‚— Con ĂŠsta fĂłrmula, sabiendo la masa molar de cada

sustancia, se puede relacionar la masa con sus moles respectivos.

QuĂ­mica InorgĂĄnica (03) / Ing. JosĂŠ EliĂş Lima PĂŠrez


nNA

m/M

nM m = masa del elemento n = número de moles del elemento N = número de átomos del elemento (N) M = masa molar NA = número de Avogadro Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez

N/NA


GENERALIDADES  Ejercicio 1  ¿Cuántos moles de He hay en 5.00 gramos?  𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐻𝑒 =

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝐻𝑒 𝑀 𝑑𝑒𝑙 𝐻𝑒

=

5.00 𝑔 4.003 𝑔/𝑚𝑜𝑙

= 1.249 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠

 Ejercicio 2  ¿Cuántos gramos de Fe hay en 0.2507 moles?  𝑚𝑎𝑠𝑎 𝐹𝑒 = 𝑀 𝑑𝑒𝑙 𝐹𝑒 × 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝐹𝑒 

𝑔

= 55.847 𝑚𝑜𝑙 × 0.2507 𝑚𝑜𝑙 = 14.00 𝑔

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GENERALIDADES  Composición Porcentual:  La composición porcentual o composición en masa es

el porcentaje de la masa de cada elemento en un compuesto o en una especie química.

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HIDRACINA (N2H4)

Representación molecular

Elem.

Moles (mol)

Masa atómica (g/mol)

Masa (g)

%

N

2

14.0067

28.013

87.42

H

4

1.0079

4.032

12.58

32.045

100

TOTAL

12.58% Composición porcentual

87.42%

Nitrógeno Hidrógeno

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Relación molar

4

2 Nitrógeno Hidrógeno


ETANOL (C2H5OH)

Representación Molecular

Elem.

Moles (mol)

Masa atómica (g/mol)

Masa (g)

%

C

2

12.011

24.022

52.14

H

6

1.0079

6.0474

13.13

O

1

15.9994

15.9994

34.73

46.0688

100

TOTAL

Composición porcentual

Relación molar 1

34.73%

52.14%

Carbono Hidrógeno Oxígeno

13.13% Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez

6

2

Carbono Hidrógeno

Oxígeno


GLUCOSA (C6H12O6)

Representación Molecular

Elem.

Moles (mol)

Masa atómica (g/mol)

Masa (g)

%

C

6

12.011

72.066

40.00

H

12

1.0079

12.0948

6.71

O

6

15.9994

95.9964

53.29

180.1572

100

TOTAL

Composición porcentual

53.29%

40.00%

Carbono Hidrógeno Oxígeno

6.71% Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez

Relación molar

6

6

12

Carbono

Hidrógeno Oxígeno


Fórmula molecular o química Fórmula empírica Elementos de la fórmula química

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FÓRMULA EMPÍRICA  También conocida como fórmula mínima, es para un

compuesto la fórmula escrita con los índices con números enteros más pequeños.

FÓRMULA MOLECULAR O QUÍMICA  Es la fórmula o representación de las sustancias con la

correcta proporción de los elementos que le conforman. Puede decirse que la fórmula molecular es un múltiplo de su fórmula empírica.

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Ácido tartárico

Elementos

Carbono (C) Hidrógeno (H) Oxígeno (O)

Fórmula Empírica

C2H3O3

Fórmula Molecular

C4H6O6

Compuesto orgánico que proporciona la acidez característica y distintiva de las uvas.

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Óxido de Aluminio

Elementos

Oxígeno (O) Aluminio (Al)

Fórmula Empírica

Al2O3

Fórmula Molecular

Al2O3

La relación del óxido de aluminio con el anhídrido silicioso, suele utilizarse para caracterizar químicamente el tipo de arcilla presente en suelos. Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez


MASA MOLECULAR ď‚— Conocida tambiĂŠn como peso molecular, es la masa de

sustancia contenida en un mol de la misma. Se obtiene con la sumatoria de los productos de los moles de los elementos con sus masas molares o atĂłmica. ∞

[ đ?’™đ?’? Ă— đ?’™đ?‘´ + đ?’šđ?’? Ă— đ?’šđ?‘´ . . + (∞đ?’? Ă— ∞đ?‘´ ] đ?’Ž=đ?&#x;?

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Masa Molecular  El compuesto que proporciona la acidez

característica de las frutas cítricas como el limón es el acido cítrico (C6H8O7). Determine su masa molecular  M = [(6 x 12.011) + (8 x 1.00794) + (7 x 15.9994)]  M = 192.12 g/mol

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Masa Molecular  El compuesto que proporciona un 72% de la base

lipídica en el aceite de oliva es el Acido Graso Oleico (C18H34O2). Determine su masa molecular  M = [(18 x 12.011) + (34 x 1.00794) + (2 x 15.9994)]  M = 282.47 g/mol

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 El análisis de una muestra de 6.40 g de un compuesto

constituido únicamente por hierro y oxígeno, indica que posee 4.48 g de hierro. Determine su fórmula empírica.

Elem.

Masa (g)

M (g/mol)

Fe

4.48

55.847

O

1.92

15.9994

FeO

6.40

----------

Moles (n) Moles (n) Moles (n) Se obtiene los moles de Se determina la masa 0.080219 1.0 2.0 cadase elemento Por diferencia atómica de cada Masa/Masa obtiene la masa 0.120004 1.5 del atómica 3.0 elemento --------- oxígeno -----------------

 Respuesta://  En el compuesto hay dos moles de hierro (Fe) y tres moles de

oxígeno (O), por tanto la fórmula empírica del compuesto es

Fe2O3 Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez


 El análisis elemental del ácido acetilsalicílico (aspirina) es

60.0% de C, 4.48% de H y 35.52% de O. Si su masa molecular es 180.2 uma, ¿cuál es la fórmula molecular? Elem.

%

C

60.00

H

4.48

O

35.52

CHO

100

Masa (g)

M (g/mol)

Moles (n)

Moles (n)

Moles (n)

Determinar Determinar (M) de9.00 de que no se4.995 sepalalamasa masaatómica 60.00En caso12.011 2.25 los cada moles elemento del 2.00 compuesto 8.00 usar 4.48del compuesto, 1.00794 se recomienda 4.445 Masa/Masa Atómica una base de 100 g para pasar los 35.52 15.9994 1.00 4.00 2.220 porcentajes a masa 100 -----------------------------

 En el compuesto hay nueve moles de carbono, ocho moles de hidrógeno y

cuatro moles de oxígeno, por tanto, la fórmula empírica es C9H8O4  Determine la masa molecular de la fórmula empírica M = (9 x 12.011) + (8 x 1.00794) + (4 x 15.9994) = 180.2 g/mol  Si la masa molecular de la fórmula empírica es la misma que la del compuesto, entonces ésta pasa a ser la fórmula química  Respuesta:

C9H8O4

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 Una muestra de 0.4122 g de un compuesto orgánico se quema.

El análisis de los productos de combustión es 0.3618 g de agua y 0.7620 g de dióxido de carbono. Calcule el % de carbono e hidrógeno y su fórmula empírica RESOLUCION 1.

Recordar en este tipo de problemas la Ley de la Conservación de la Materia: «En una reacción química ordinaria la masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos».

2.

Dado a que los productos es agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2) se puede concluir que la muestra orgánica que se quemó puede estar conformada por:

3.

a)

Carbono e Hidrógeno

b)

Carbono, Hidrógeno y Oxígeno

Para determinar la composición elemental del compuesto, se inicia considerando que solo posee carbono e hidrógeno.

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 Una muestra de 0.4122 g de un compuesto orgánico se quema.

El análisis de los productos de combustión es 0.3618 g de agua y 0.7620 g de dióxido de carbono. Calcule el % de carbono e hidrógeno y su fórmula empírica 4.

Determinar la masa atómica de cada elemento:  Carbono (C) = 12.011 g/mol  Hidrógeno (H) = 1.00794 g/mol  Oxígeno (O) = 15.9994 g/mol

5.

Determinar la masa molar del agua y del dióxido de carbono  Agua (H2O) = 18.015 g/mol  Dióxido de carbono (CO2) = 44.010 g/mol

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ď‚— Una muestra de 0.4122 g de un compuesto orgĂĄnico se quema.

El anĂĄlisis de los productos de combustiĂłn es 0.3618 g de agua y 0.7620 g de diĂłxido de carbono. Calcule el % de carbono e hidrĂłgeno y su fĂłrmula empĂ­rica 4.

Se inicia con el carbono, el cual lo proporciona el diĂłxido de carbono 1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??śđ?‘‚2 1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??ś 12.011 đ?‘” đ??ś đ?‘šđ?‘Žđ?‘ đ?‘Ž đ?‘‘đ?‘’đ?‘™ đ??ś = 0.7620 đ?‘” đ??śđ?‘‚2 Ă— Ă— Ă— = 0.2080 đ?‘” đ??ś 44.010 đ?‘” đ??śđ?‘‚2 1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??śđ?‘‚2 1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??ś

5.

Se sigue con el hidrĂłgeno, el cual lo proporciona el agua đ?‘šđ?‘Žđ?‘ đ?‘Ž đ?‘‘đ?‘’đ?‘™ đ??ť = 0.3618 đ?‘” đ??ť2 đ?‘‚ Ă—

6.

1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??ť2đ?‘‚ 2 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??ť 1.00794 đ?‘” đ??ť Ă— Ă— = 0.0405 đ?‘” đ??ť 18.015 đ?‘” đ??ť2 đ?‘‚ 1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??ť2 đ?‘‚ 1 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ??ť

Se suman estas masas, si coinciden con el total de la muestra, entonces solo existe C e H. De lo contrario la diferencia serĂĄ de Oxigeno Elemen.

Masa (g)

C

0.2080

H

0.0405

O

0.1637

CHO

0.4122

Se escriben M (g/mol) Moles (n) Moles la (n)masaMoles (n) atĂłmica de los 12.011 1.7 los 17 0.01732 Determinar elementos moles del compuesto En caso que no 1.00794 3.9 39 0.04018 Masa/Masa AtĂłmica coincida, la diferencia 15.9994 1.0 10 0.01023 es del oxĂ­geno ----------------------------

QuĂ­mica InorgĂĄnica (03) / Ing. JosĂŠ EliĂş Lima PĂŠrez


 Una muestra de 0.4122 g de un compuesto orgánico se quema.

El análisis de los productos de combustión es 0.3618 g de agua y 0.7620 g de dióxido de carbono. Calcule el % de carbono e hidrógeno y su fórmula empírica 7.

Respuesta:  La fórmula empírica del compuesto es

C17H39O10 8.

Para los porcentajes se utilizan las masas de cada uno de los elementos y se divide individualmente entre el peso total de la muestra y el resultado se multiplica por 100. Elemen.

Masa (g)

%

C

0.2080

50.46

H

0.0405

9.82

O

0.1637

39.71

CHO

0.4122

100

Química Inorgánica (03) / Ing. José Eliú Lima Pérez


FACULTAD CIENCIAS AGRÍCOLAS Y AMBIENTALES ING. JOSÉ ELIÚ LIMA PÉREZ

Campus de Quetzaltenango

Clase de estequiometria 2017  

Presentación para el curso de Química Inorgánica, de la carrera de Ingeniero Químico con énfasis en Gerencia Agrícola. Se introduce a las g...

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