Competencia: Hallar la fórmula molecular de cualquier compuesto a partir de la composición porcentual y de la fórmula mínima de sustancias de uso común en nuestro contexto






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títuloCompetencia: Hallar la fórmula molecular de cualquier compuesto a partir de la composición porcentual y de la fórmula mínima de sustancias de uso común en nuestro contexto
fecha de publicación17.09.2015
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ESCUELA NORMAL SUPERIOR DE MANIZALES

NUCLEO DE CIENCIA Y TECNOLOGIA

PLAN DE CLASE

Código

GADC10-15


Versión

1


ASIGNATURA: QUIMICA

GRADO: DECIMO


Página

1 de 7

NOMBRE DEL ALUMNO: ________________________________________________

Cantidades mínimas y su forma de calcularlas en el mundo de la química

Un fertilizante se utiliza en agricultura para la optimización de la producción. ¿Cuáles serán los compuestos que están en ese fertilizante?

COMPETENCIA:

Hallar la fórmula molecular de cualquier compuesto a partir de la composición porcentual y de la fórmula mínima de sustancias de uso común en nuestro contexto.

DESEMPEÑOS:

Saber: Diferencia y explica los distintos tipos de fórmulas de los compuestos inorgánicos..

Hacer: Resuelve ejercicios, determinando el porcentaje de los compuestos y la diferentes fórmulas en las relaciones químicas.

Ser: Valora la importancia práctica de la aplicación de las cantidades mínimas como base fundamental para realizar cualquier reacción química.

A.VIVENCIA: Resuelvo individualmente y luego socializo con mis compañeros de grupo el resultado de mi trabajo.

1. Escribo las masas molares de los diferentes compuestos. ALOH3, H2SO4 y NaCl

2. Hallo los porcentajes de cada elemento de los compuestos anteriores.

3Determino la composición porcentual de los siguientes compuestos C6H12O6, CH3CH2OH, C8H10N4O2




























B. FUNDAMENTACION TEORICA:

FÓRMULAS

INTRODUCCIÓN: Una fórmula es la representación por medo de símbolos de cada uno de los elementos que forman parte de un compuesto. Cada uno de los símbolos va acompañado de un subíndice, en su parte derecha, el cual expresa la cantidad relativa de átomos que hay en la molécula.

Algunas clases de fórmulas son:

  • Fórmula mínima o empírica. Se obtiene experimentalmente e indica la relación en que se encuentran los átomos formando parte de una molécula. Por ejemplo, el peróxido de hidrógeno presenta formula empírica HO, indica que el H se une con el o en una relación de 1:1. En algunos casos, dos o más compuestos pueden presentar la misma fórmula empírica: acetileno C2H2 , y benceno C6H6, tienen como fórmula empírica CH.



  • Fórmula molecular. Expresa la composición real de un compuesto. Indica el número real de átomos de cada clase presente en una molécula. Para algunos compuestos la fórmula empírica y molecular son idénticas; por ejemplo: KBr, H2O, H2SO4, Ca(OH)2.

Es importante señalar que no hay formula molecular para un compuesto iónico como el KBr, por que no constituye moléculas. Las fórmulas de los compuestos iónicos establecen únicamente la proporción más simple de iones en un cristal.

K+Br-

  • Fórmula estructural. Los átomos presentan diferentes arreglos o posiciones en las moléculas. La tabla 1 muestran que el alcohol etílico y el éter dimetílico están constituidos por los mismos elementos; difieren solamente en la relación, por la cual se combinan sus elementos. Dos de ellos alcohol etílico y éter dimetilico, tienen la misma fórmula empírica C2H6O. Esta fórmula empírica es también la fórmula molecular. Sin embargo, no tiene en cuenta cualquier posible variación en la forma como los átomos están ligados en la molécula. Una Fórmula estructural expresa la posición que ocupan los átomos en la molécula.



Compuesto

Fórmula mínima

Fórmula molecular

Fórmula estructural

Cloruro de sodio

NaCl

Na+Cl-

Na+Cl-

Dióxido de carbono

CO2

CO2

O=C=O

Acetileno

CH

C2H2

H-C C-H

Oxigeno

O

O2

O=O



  • Fórmula electrónica. Expresa todos los electrones de valencia de los átomos en una molécula, participen o no en el enlace. Los electrones se representan por medio de puntos.

Calculo de la composición porcentual a partir de fórmulas

Es un cálculo muy utilizado en la química, es la determinación de la composición porcentual de un compuesto, esto es. Los gramos de cada elemento constituyentes presentes en 100 gramos del compuesto.

Este se puede calcular, si se conoce la fórmula del compuesto así:

% por peso = masa molar del elemento x 100

masa molar del compuesto

Ejemplo 1. El cloroformo CHCL3, es un líquido usado como solvente y como materia prima para elaborar otros productos. ¿Cuál es su composición porcentual?

Solución

Hallar la masa molar del cloroformo CHCL3

C= 1 x 12.011g=12.011 g

H= 1 x 1.007g = 1.007 g

CL= 3 x 35.458g= 106.359 g

Total= 119.378 g

Entonces:

% por peso = Masa molar del elemento x 100

Masa molar del compuesto

% C = 12.0115 gramos x 100 = 10.061%

119.3784 gramos

% H = 1.0079 gramos x 100 =0.884%

119.3784 gramos

% Cl = 106.3359 gramos x 100 =89.094%

119.3784 gramos

%TOTAL= 100%

Respuesta: El cloroformo contiene 10.061% de carbono, 0.844% de hidrogeno y 89.094% de cloro.

Resuelva.

¿Cuál es la composición porcentual del ácido sulfúrico H2SO4?

Determinación de fórmula empírica:

Cuando se desconoce la fórmula empírica esta puede deducirse a partir de la composición porcentual, experimentalmente determinada. Este procedimiento es posible porque una vez encontradas las masas relativas de los átomos del compuesto, deben determinarse los números relativos de moles. Las fórmulas que se derivan de esta forma se denominan empíricas o mínimas.

Ejemplo

¿Cuál es la fórmula empírica de un compuesto que contiene el 70% de hierro y el 30% de oxígeno?

Solución

a. Las cantidades 70% de Fe y 30% de O significa que por cada 100 g del compuesto se encuentran 70 g de hierro y 30 g de oxígeno.

b. Ahora debemos hallar moles átomos e cada elemento, utilizando el factor de conversión de gramos a moles y multiplicamos por la cantidad problema.

x mol Fe = 70 g Fe x 1 mol de Fe

55.85 g de Fe

= 1.25 moles de Fe.

x mol O = 70 g Fe x 1 mol de O

16.00 g de O

= 1.87 moles de O.

Estos dos valores obtenidos reciben el nombre de cociente atómico y significa que 1.25 mol de Fe se encuentran unidos a 1.875 mol de O

Se reducen los dos cocientes obtenidos a números sencillos dividiendo por el menor cociente obtenido así:

Fe 1.25/ 1.25= 1 O 1.875/1.25= 1.5

Como aún no es un numero entero la cifra 1.5 multiplicamos los dos cocientes por un mismo número de tal forma que lo aproxime a un entero. El múltiplo es 2 para este caso:

Fe 1 x 2= 2 O 1.5 x 2= 3

R. La fórmula empírica buscada es Fe2O3

Resuelva.

Una muestra de 1.257 g de un compuesto consta de 1.010 g de cinc y 0.247 g de oxígeno ¿cuál es la fórmula empírica de este compuesto?

Determinación de las fórmulas moleculares

Con los ejemplos anteriores no podemos la estructura de la molécula. La fórmula empírica en algunos casos es idéntica a la molecular, pero no siempre. Para deducir la fórmula molecular de un compuesto a partir de datos experimentales, es necesario conocer la fórmula empírica y la masa molecular.

La fórmula molecular es un múltiplo de la formula empírica.

(Fórmula empírica)n= fórmula molecular o (masa de la fórmula empírica)n=masa molecular

Ejemplo

El análisis de un compuesto puro constituido de carbono e hidrogeno dio como resultado la siguiente composición: C 92.3%, H 7.7%.

En un experimento se encontró que su masa molecular es 78 g. Hallar la fórmula molecular del compuesto.

Solución

a. Deducimos la fórmula empírica

Para el carbono:

x mol C = 92.3 g C x 1 mol de O

12 g de C

= 7.69 moles de C

Para el hidrogeno:

x mol H = 7.7 g H x 1 mol de H

1 g de H

= 7.7 moles de H

Dividiendo los cocientes atómicos obtenidos por el menor de ellos, encontramos;

C= 7.69/7.69= 1 H=7.7/7.69= 1

La fórmula empírica es. C1H1 O CH

b. hallamos la fórmula molecular:

(masa de la fórmula empírica)n=masa molecular

(13g/mol)n=78g/mol n=6

(Fórmula empírica)n= fórmula molecular

(CH)6=C6H6

R. La fórmula molecular es C6H6

C. EJERCITACIÓN

1. a. Escribir la fórmula mínima, molecular y estructural del peróxido de hidrógeno, del dióxido de azufre y del ácido nítrico. b. Escribir la fórmula estructural y electrónica de los compuestos de los anteriores compuestos.

2. Hallar la composición porcentual para los siguientes compuestos: H2O, HNO3, NaOH, C12H12O11, Ca3(PO4)2

3. Determinar la fórmula empírica para un compuesto en cuya síntesis se gastaron 26,97 g de plata y 8.86 g de cloro.

4. Hallar la fórmula empírica de un compuesto que contiene 56.4% de fósforo y 43.6% de oxigeno de oxígeno.

5. Hallar la fórmula molecular de un compuesto cuya fórmula empírica es CH2O y su masa molecular aproximada es 180 g/mol.

D. APLICACIÓN

1. Calcule la masa molar de cada uno de los siguientes compuestos: a) dióxido de azufre (SO2) y b) cafeína (C8H10N4O2).

2. La calcopirita (CuFeS2) es un mineral importante del cobre. Calcule el número de kilogramos de Cu en 3.71 x 103 Kg de calcopirita.

3.El ácido ascórbico (vitamina C) cura el escorbuto. Está formado por 4.92% de carbono (C), 4.58% de hidrogeno (H) y 54.50% de oxigeno (O) en masa. Determine su fórmula empírica.

4. El ácido fosfórico (H3PO4) es un líquido incoloro y dulzón que se utiliza en detergentes, fertilizantes y en bebidas gaseosas para “resaltar” el sabor. Calcule la composición porcentual en masa de H, P Y O en este compuesto.

5. Una muestra de un compuesto contiene 1.52 g de nitrógeno (N) Y 3.47 g de oxigeno (O). Se sabe que la masa molar de este compuesto está entre 90 g y 95 g. Determine la fórmula molecular y la masa molar del compuesto.

6. Todas las sustancias que aparecen a continuación se utilizan como fertilizante, que contribuyen a la nitrogenación del suelo. ¿Cuál de ellas representa una mejor fuente de nitrógeno, de acuerdo con su composición porcentual en masa?

a. Urea (NH2)2CO

b. Nitrato de amonio NH4NO3

c Guanina HNC(NH2)2

d. Amoniaco NH3

E. Complementación:

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