Estequiometría -Mol - Masa 3.1: Mol 3.2: Determinación de la Formula de un compuesto 3.3: Plantear y Balancear Ecuaciones Químicas 3.4: Calcular la cantidad de reactantes y productos 3.5: Fundamentos de estequiometría de soluciones

MOL El termino mol se deriva de su definición: La cantidad de substancia que contiene tantas partículas elementales (átomos, moléculas, iones, o cualquier otras) como la cantidad de átomos que hay en exactamente 12 gramos de carbono 12 ( 12 C). 1 Mol = x partículas (átomos, moléculas, iones, electrones) = N A partículas

Numero de Avogadro (N A ) N A = x = # de partículas (átomos, moléculas, iones, electrones) en una mol de algún elemento o compuesto.

Conteo de objetos de masa relativa fija 12 canicas 7g c/u = 84g 12 canicas 4e c/u = 48 e 55.85g Fe = x átomos Fe 32.07g S = x átomos S

Relaciones de Masa y Moles en Elementos Elemento Masa Atómica Masa Molar Numero de Átomos 1 átomo de H = amu 1 mol de H = g = x átomos 1 átomo de Fe = amu 1 mol de Fe = g = x atomos 1 átomo de S = amu 1 mol de S = g = átomos 1 átomo de O = amu 1 mol of O = g = átomos Masa molecular: 1 molécula of O 2 = amu 1 mol of O 2 = g = moléculas 1 molécula of S 8 = amu 1 mol of S 8 = g = moléculas

Mol - Masa en Elementos Elemento Masa Atómica Masa Molar Numero de Átomos 1 átomo de H = amu 1 mol de H = g = x átomos 1 átomo de Fe = amu 1 mol de Fe = g = x átomos 1 átomo de S = amu 1 mol de S = g = x átomos 1 átomo de O = amu 1 mol de O = g = x átomos Masa molecular: 1 molécula de O 2 = x 2 = amu 1 mol de O 2 = g = x moléculas 1 molécula de S 8 = x 8 = amu 1 mol de S 8 = g = x moléculas

Masa Molecular – Masa Molar ( M ) La Masa Molecular de un compuesto expresada en amu es numéricamente lo mismo que la masa de una mol del compuesto expresada en gramos, llamada su masa molar. Para agua: H 2 O Masa molecular = (2 x masa atómica del H ) + masa atómica del O = 2 ( amu) + amu = amu Masa de una molécula de agua = amu Masa molar = ( 2 x masa molar del H ) + (1 x masa molar del O) = 2 ( g ) + g = g g H 2 O = x moléculas de agua = 1 mol de H 2 O

Molecular Mass - Molar Mass ( M ) La masa molecular de un compuesto expresada en amu es numéricamente lo mismo que la masa de una mol del compuesto expresada en gramos, llamada su masa molar. Para agua: H 2 O Masa molecular = (2 x masa atómica del H ) + masa atómica del O = 2 ( amu) amu = amu Masa de una molécula de agua = amu Masa molar = ( 2 x masa molar del H ) + (1 x masa molar del O) = 2 ( g ) g = g g H 2 O = x moléculas de agua = 1 mol de H 2 O

Una mol de 3 sustancias comunes CaCO g Oxigeno g Cobre g Agua g

Calculando el Numero de Moles y Átomos de la Masa dada de un Elemento Problema: Tungsteno (W) es el elemento usado como filamento en los focos, y tiene el mas alto punto de fusión que cualquier otro elemento 3680 o C. ¿Cuantas moles de tungsteno y átomos del elemento hay en 35.0 mg de muestra del metal? Plan: Convertir de masa a moles dividiendo la masa por el peso atómico del metal, después calcular el numero de átomos multiplicando por el Numero de Avogadro! Solución: Convertir de masa de W a moles: Moles de W = 35.0 mg W x = mol 1.90 x mol NO. de átomos de W = 1.90 x mol W x = = 1.15 x átomos de Tungsteno 1 mol W g W x atoms 1 mol of W

Calcular el numero de moles y de unidades Formula de una masa dada de un compuesto. Problema: Fosfato de trisodio es un componente de algunos detergentes. ¿Cuantas moles y unidades formula hay en una muestra de 38.6 g? Plan: Necesitamos determinar la formula y la masa molecular de las masas atómica de cada elemento multiplicando por los coeficientes. Solución: La formula es Na 3 PO 4. Primero calcular la masa molar: M = # de Unidades formula= Convertir de masa a moles:

Calcular el numero de moles y de unidades Formula de una masa dada de un compuesto. Problema: Fosfato de trisodio es un componente de algunos detergentes. ¿Cuantas moles y unidades formula hay en una muestra de 38.6 g? Plan: Necesitamos determinar la formula y la masa molecular de las masas atómica de cada elemento multiplicando por los coeficientes. Solución: La formula es Na 3 PO 4. Primero calcular la masa molar: M = 3x Sodio + 1 x Fosforo = 4 x Oxigeno = = 3 x g/mol + 1 x g/mol + 4 x g/mol = g/mol g/mol g/mol = g/mol Convertir de masa a moles: Moles Na 3 PO 4 = 38.6 g Na 3 PO 4 x (1 mol Na 3 PO 4 ) g Na 3 PO 4 = mol Na 3 PO 4 Unidades formula = mol Na 3 PO 4 x x unidades formula 1 mol Na 3 PO 4 = 1.46 x unidades formula

Secuencia para el calculo del Porcentaje de Masa Moles de X en un mol de Compuesto % de Mass de X Fracción de masa de X Masa (g) de X en una mol de compuesto Multiplicar por M (g / mol of X) Dividir por la masa (g) de una mol de compuesto Multiplicar por 100 %

Calcular el Porcentaje de Masa y las Masas de los Elementos en una muestra de un Compuesto Problema: Sucrosa (C 12 H 22 O 11 ) es la azúcar común de mesa. ( a) ¿Cual es el por ciento de masa de cada elemento en la sucrosa? ( b) ¿Cuantos gramos de carbón hay en g de sucrosa? (a) Determinar los por cientos de masa de cada elemento: masa of C por mol de sucrosa = masa of H / mol = masa of O / mol = masa total por mol = Encontrar la fracción de masa de C en la Sucrosa & % C : masa de C por mol masa de 1 mol de sucrosa = Encontrar el % de masa de C = Fracción de masa de C = =

Calcular el Porcentaje de Masa y las Masas de los Elementos en una muestra de un Compuesto Problema: Sucrosa (C 12 H 22 O 11 ) es la común azúcar de mesa. ( a) ¿Cual es el por ciento de masa de cada elemento en la sucrosa? ( b) ¿Cuantos gramos de carbón hay en g de sucrosa? (a) Determinar los por cientos de masa de cada elemento: masa of C por mol de sucrosa = 12 x g C/mol = g C/mol masa of H / mol = 22 x g H/mol = g H/mol masa of O / mol = 11 x g O/mol = g O/mol masa total por mol = g/mol Encontrar la fracción de masa de C en la Sucrosa (% C) : masa de C por mol g C/mol masa de 1 mol de sucrosa g Cpd/mol = Encontrar el % de masa de C = x 100% = 42.10% Fracción de masa de C = =

(a) continua % Masa de H = x 100% = % Masa de O = x 100% = (b) Determinar la masa del carbón : Masa (g) de C = masa de sucrosa x (fracción de masa de C en sucrosa) Masa (g) de C = mol H x M of H masa de 1 mol sucrosa mol O x M of O masa of 1 mol sucrosa Calcular el Porcentaje de Masa y las Masas de los Elementos en una muestra de un Compuesto

(a) continua % Masa de H = x 100% = x 100% = 6.479% H % Masa de O = x 100% = x 100% = % O (b) Determinar la masa del carbón: Masa (g) de C = masa de sucrosa x (fracción de masa de C en sucrosa) Masa (g) de C = g sucrosa x = g C mol H x M of H 22 x g H masa de 1 mol sucrosa g mol O x M of O 11 x g O masa de 1 mol sucrosa g g C 1 g sucrosa Calcular el Porcentaje de Masa y las Masas de los Elementos en una muestra de un Compuesto

Calcular M y % de cada elemento en NH 4 NO 3. 2 mol N x 4 mol H x 3 mol O x Masa molar = M = %N = x 100% = 35.00% 28.02g N g %H = x 100% = 5.037% 4.032g H g %O = x 100% = 59.96% 48.00g O g %

2 mol N x g/mol = g N 4 mol H x g/mol = g H 3 mol O x g/mol = g O g/mol %N = x 100% = 35.00% 28.02g N g %H = x 100% = 5.037% 4.032g H g %O = x 100% = 59.96% 48.00g O g % Calcular M y % de cada elemento en NH 4 NO 3.

Calcular el porcentaje de cada elemento en Acido Sulfúrico H 2 SO 4 Masa Molar de Acido Sulfúrico = 2(1.008g) + 1(32.07g) + 4(16.00g) = g/mol %H = x 100% = 2.06% H 2(1.008g H 2 ) 98.09g %S = x 100% = 32.69% S 1(32.07g S) 98.09g %O = x 100% = 65.25% O 4(16.00g O) g Total = %

Formulas Empíricas y Moleculares Formula Empírica – Es la formula mas simple de un compuesto que corresponde con el análisis químico elemental! El mas simple arreglo del numero total de átomos. Formula Molecular – La formula del compuesto tal y como existe, puede ser un múltiplo de la Formula Empírica.

Algunos ejemplos de Compuestos con las mismas proporciones Elementales Formula Empírica Formula Molecular CH 2 (Hidrocarburos no saturados) C 2 H 4, C 3 H 6, C 4 H 8 OH o HO H 2 O 2 S S 8 P P 4 Cl Cl 2 CH 2 O (carbohidratos) C 6 H 12 O 6

Pasos para Determinar las Formulas Empíricas Masa (g) del Elemento Moles del Elemento Formula Preliminar Formula Empirica ÷ M (g/mol ) Usar no. de moles como subíndices. Cambio a subíndices enteros: div. ÷ el menor, conv. a numero # total.

Determinar la Formula Empírica a partir de Masas de Elementos - I Problema: El análisis elemental de una muestra de compuesto da los Siguientes resultados: 5.677g Na, g Cr, y g O. ¿Cual es la formula empírica y el nombre del compuesto? Plan: Primero convertimos de masa de elementos a moles de elementos usando las masas molares. Después construimos una formula preliminar y nombre del compuesto. Solución: Encontrar el numero de moles de los elementos: Moles of Na = Moles of Cr = Moles of O =

Determinar la Formula Empírica a partir de Masas de Elementos - I Problema: El análisis elemental de una muestra de compuesto da los Siguientes resultados: 5.677g Na, g Cr, y g O. ¿Cual es la formula empírica y el nombre del compuesto? Plan: Primero convertimos de masa de elementos a moles de elementos usando las masas molares. Después construimos una formula preliminar y nombre del compuesto. Solución: Encontrar el numero de moles de los elementos: Moles of Na = g Na x = mol Na Moles of Cr = g Cr x = mol Cr Moles of O = 1 mol Na g Na 1 mol Cr g Cr g O x = mol O 1 mol O g O

Determinar la Formula Empírica a partir de Masas de Elementos - II Construir la formula preliminar : Convertir a subíndices enteros dividiendo a todos los subíndices por El subíndice mas pequeño Redondear los resultados a números enteros: Na Cr O Na 1.99 Cr 1.00 O 4.02 Na 2 CrO 4 Cromato de Sodio

Determinar la Formula Molecular a partir de la Composición química elemental y Masa Molar - I Problema: La fuente de energía en células del cuerpo proviene de la combustión de la Glucosa (M = g/mol), su análisis químico muestra que contiene % en masa de C, % de H y % de O. (a) Determinarla formula empírica de la glucosa. (b) Determinar la formula molecular. Plan: Lo único que tenemos es % de masas, no tenemos peso del compuesto, por lo tanto: asumiremos 100g del compuesto, el % se convierte a gramos así como se hizo previamente con las masas de los elementos. Solución: Masa Carbón = 40.00% x 100g/100% = g C Masa Hidrogeno = 6.719% x 100g/100% = 6.719g H Masa Oxigeno = 53.27% x 100g/100% = g O g Cpd

Conversión de Gramos de Elementos a moles: Moles de C = Masa de C x = moles C Moles de H = Masa de H x = moles H Moles de O = Masa de O x = moles O Formula preliminar: C 3.33 H 6.67 O 3.33 La conversión de los subíndices a enteros. Se realiza dividiendo Todos los subíndices por el mas pequeño: C 3.33/3.332 H / O 3.33 / = CH 2 O Determinar la Formula Molecular a partir de la Composición química elemental y Masa Molar -II 1 mole C g C 1 mol H g H 1 mol O g O

Determinar la formula molecular a partir de la Composición Elemental y Masa Molar - III (b) Determinación de la Formula Molecular : El peso formula gramo de la formula empírica es: 1 x C + 2 x H + 1 x O = 1 x x x = g/mol Números enteros múltiplos = = = = = Masa de la Glucosa Masa de la formula empírica Finalmente la formula molecular es :

Determining the Molecular Formula from Elemental Composition and Molar Mass - III Números enteros múltiplos = = = = 6.00 = 6 Masa de la Glucosa Masa de la formula empírica Finalmente la formula molecular es : C 1 x 6 H 2 x 6 O 1 x 6 = C 6 H 12 O 6 (b) Determinación de la Formula Molecular : El peso formula gramo de la formula empírica es: 1 x C + 2 x H + 1 x O = 1 x x x = g/mol

La adrenalina es un compuesto muy importante en el cuerpo - I Análisis : C = 56.8 % H = 6.50 % O = 28.4 % N = 8.28 % Calculo de la formula Empírica !

Adrenalina - II Se Asumen 100g! C = H = O = N = Dividir por el subíndice mas pequeño (0.591) => C = H = O = N =

Adrenalina - II Se Asumen 100g! C = 56.8 g C/(12.01 g C/ mol C) = 4.73 mol C H = 6.50 g H/( g H / mol H) = 6.45 mol H O = 28.4 g O/(16.00 g O/ mol O) = 1.78 mol O N = 8.28 g N/(14.01 g N/ mol N) = mol N Dividir por el subíndice mas pequeño (0.591) => C = 8.00 mol C = 8.0 mol C or H = 10.9 mol H = 11.0 mol H O = 3.01 mol O = 3.0 mol O C 8 H 11 O 3 N N = 1.00 mol N = 1.0 mol N