ARITMÉTICA QUÍMICA

¿Cómo determinamos la masa

molecular de un compuesto?

¿Qué es un peso-fórmula?

¿Cómo determinamos el número de moles de una sustancia?

¿QUÉ PORCENTAJE DE CARBONO HAY EN UN MOL

DE GAS PROPANO (C3H8)?

LOGRO ESPECÍFICO:

Al finalizar la sesión, el estudiante resuelve ejercicios y

problemas relacionados a las unidades de masa

atómica, masa molecular , mol y composición porcentual

haciendo uso de las fórmulas químicas y de los pesos

atómicos de los elementos químicos, en base a la

interpretación del problema, fundamentación e

interpretación de sus resultados.

UNIDADES QUÍMICAS DE MASA

Es la masa de un átomo,

expresada en unidad de masa

atómica (u.m.a.).

“Es la suma de la masa de

protones y neutrones de un

solo átomo”.

Masa Atómica

MASA ATÓMICA PROMEDIO

Se multiplica la masa de cada isótopo por su abundancia y

se suman los productos.

Masa atómica promedio = ∑ mifi

mi : masa de los isótopos

fi: fracción porcentual de abundancia

Viene a ser la suma de las masas de los átomos

correspondientes a una fórmula.

MASA MOLECULAR

Ejemplo:

La fórmula del agua es H2O.

Su masa molar será:

(2 x 1.008) + (1 x 15.99)= 18.006 g

EJEMPLOS

Acido Sulfúrico : H2SO4

Su masa molar :

(2x1,008) + (1x32,06) + (4x15,99)= 98,036 g.

Hidróxido de Calcio : Ca(OH)2

Su masa molar:

(1 x 40,08) + 2(15,99 + 1,008) = 74,076 g

MOL

Es la cantidad de una sustancia que contiene tantas

entidades elementales como átomos hay en 12 g de

carbono.

Cuando se usa mol las entidades elementales deben ser

establecidas como: átomos, moléculas, iones, electrones,

etc.

El número de Avogadro (6,022 X 1023 ) que señala el

número de entidades elementales que están contenidas en

un mol.

EJEMPLOS:

Un mol de átomos de Carbono - 12 tiene una

masa de 12g.

Un mol de átomos de O tiene una masa de

16,00 g.

Un mol de moléculas de O2 tiene 32,00g.

Un mol de iones Cloro tiene una masa atómica

de 35,45g.

es la cantidad de sustancia existente en un

mol de la misma.

NÚMERO DE MOLES

Nº de moles (n) = Masa total de sustancia (g)•

Masa molar (g/mol)

MASA MOLAR

Es la masa en gramos de un mol de sustancia.

La masa molar de átomos de hidrógeno es la masa de 1

mol de átomos de Hidrógeno, la cual es 1,008 g/mol.

La masa molar de moléculas de Hidrógeno, es la masa de

un mol de moléculas de Hidrógeno, H2, es decir (2x 1,008)

= 2,016 g/mol.

NÚMERO DE AVOGADRO

Indica el número de partículas que hay en un mol de

cualquier entidad fundamental y es 6,022 x1023. Tambien

representa el número de átomos en “x” gramos de

cualquier sustancia, siendo “x” la masa molar de la

sustancia.

1 mol = 6,022 x1023 partículas

Por lo tanto:

1 mol de átomos = 6,022 x1023 átomos

1 mol de moléculas = 6,022 x1023 moléculas

1 mol de iónes = 6,022 x1023 iónes

CONCEPTO DE MOL APLICADO A ELEMENTOS

El número de átomos en 1 mol de cualquier elemento se

llama el Número de Avogadro y es igual a 6.022x1023.

1 mol de cualquier elemento es una muestra del

elemento con una masa en gramos igual a la masa

atómica de ese elemento.

Ejemplos

1 mol Na = 22.99 g Na = 6,022x1023 átomos Na

1 mol Ca = 40.08 g Ca = 6,022x1023 átomos Ca

1 mol S = 32.07 g S = 6,022x1023 átomos S

CONCEPTO DE MOL APLICADO A

COMPUESTOS

• El número de moléculas en 1 mol de cualquier compuesto

se llama el número de Avogadro y es igual a 6.022x1023.

• 1 mol de cualquier compuesto es una muestra del

compuesto con una masa en gramos igual a la masa

molecular de ese compuesto.

Ejemplos

1 mol H2O = 18,02 g H2O = 6,022x1023 moléculas H2O

1 mol CO2 = 44,01 g CO2 = 6,022x1023 moléculas CO2

1 mol NH3 = 17,03 g NH3 = 6,022x1023 moléculas NH3

EL MOL Y LOS CÁLCULOS QUÍMICOS

El concepto de MOL se puede utilizar para obtener

factores de conversión útiles en cálculos químicos

que relacionan elementos y compuestos.

Para elementos: ejemplo calcio Ca

1 mol Ca = 40,08 g Ca = 6,022x1023 atomos de Ca

23

1 mol Ca 40.08 g Ca

40.08 g Ca 6.022 10 Ca atoms

EL CONCEPTO DE MOL SE PUEDE APLICAR A LAS

MOLÉCULAS PARA CALCULAR LA MASA MOLECULAR.

Ejemplo : compuesto H2O

1 mol de una molécula de H2O = 2 moles de átomos

de H y 1 mol de átomos de O

Masa molar (g) H2O = 2 moles H (1,008g H / 1 mol H) + 1 mol

O (16 g O / 1 mol O)

= 18,00g H2O)

COMPOSICIÓN PORCENTUAL

Es el porcentaje en masa de cada elemento

contenido en una sustancia o compuesto.

La masa molar de la sustancia o compuesto es

el 100%.

% elemento = Masa total del elemento x 100

Masa Molar

EJEMPLO 1:Hallar la composición porcentual de hidrógeno y oxígeno en el agua.

Solución: Masa molar de H2O : 18,006 g

% H = 2,016 x 100 = 11,2 %

18,006

% O = 15,99 x 100 = 88,8 %

18,006

EJEMPLO 2

Calcular la composición porcentual del cloruro de potasio.Solución:

Masa molar de KCl: 39,0 + 35,5 = 74,5 g

% K = 39,00 x 100 = 52,35 %

74,5

% Cl = 35,5 x 100 = 47,65 %

74,5

DETERMINACIÓN DE FÓRMULAS QUÍMICAS

A.- FÓRMULA SIMPLE O EMPÍRICA

Es una expresión que representa la proporción massimple en la que están presentes los átomos que formanun compuesto químico. Se considera la representaciónmás sencilla de un compuesto.

Ejemplo 1: El análisis de muestra de un compuesto indica

que contiene un 27,3% de carbono y un 72,7 % de

oxígeno en masa. Determinar la fórmula empírica de

ese compuesto.

Solución:

Tomamos como base 100 g de compuesto, entonces

tenemos 27,3 g de Carbono y 72,7 g de Oxígeno.

Ahora hallamos el número de moles de cada elemento.

Moles C = 27,3 g de C x 1 mol de C = 2,275 mol C

12,0 g de C

Moles O = 72,7 g de O x 1 mol de O = 4,544 mol O

16,0 g de O

Dividimos la cantidad de moles calculados entre el

menor valor de ellos, de modo que tengamos una

relación de números enteros sencillos.

C = 2,275 = 1,0

2,275

O = 4,544 = 2,0

2,275

La fórmula será: CO2 correspondiente al dióxido de

carbono.

Ejemplo 2: Determinar la fórmula empírica de un

compuesto formado por 26,6% de potasio, 35,4%

de cromo y 38,0 % de oxígeno.

Solución:

100 g de compuesto como base.

Mol K = 26,6 g de K x 1 mol de K = 0,682 mol K

39,0 g de K

Mol Cr = 35,4 g de Cr x 1 mol de Cr = 0,680 mol Cr

52,0 g de Cr

Mol O = 38,0 g de O x 1 mol de O = 2,375 mol O

16,0 g de O

Dividimos la cantidad de moles entre el menor valor de ellos:

K = 0,682 = 1.0 Cr = 0,680 = 1,0 O = 2,375 = 3,5

0,680 0,680 0,680

Como tenemos un coeficiente con decimal, se multiplica

por un factor de tal manera que dicho coeficiente nos

resulte un número entero.

De la siguiente manera:

K = 1,0 x 2,0 = 2,0

Cr = 1,0 x 2,0 = 2,0

O = 3,5 x 2,0 = 7,0

La fórmula será : K2Cr2O7 correspondiente al dicromato

de Potasio.

B.- FÓRMULA MOLECULAR

Indica el número de átomos diferentes que hay

en cada molécula. En algunos casos puede ser

la misma que la fórmula empírica o sino será un

múltiplo entero de ella.

Ejemplo 1:

Un Hidrocarburo tiene una masa molar de 42,0 g

y contiene 14,3% de H y 85,7% de C . Hallar su

fórmula molecular.

Solución:

Hallamos su fórmula empírica: Tomando 100 g de

compuesto como base y hallando el número de moles

obtenemos 14,3 mol de H y 7,14 mol de C.

Dividiendo por la menor cantidad queda:

H = 14,3 = 2,0 , C = 7,14 = 1,0

7,14 7,14

Luego tenemos que la fórmula empírica es CH2

Además la masa molar de la sustancia es 42.0 g. Entonces:

(CH2)x = CxH2x 12X + 2X = 42 X = 3

Finalmente la fórmula molecular será : (CH2)x = (CH2)3

C3H6 correspondiente al Propeno.

EVALUACIÓN

1. Calcular la masa molecular de los siguientes

compuestos:

a. CaSO4

b. Al2(SO4)3

2. Calcular el número de moles en:

a. 360 gramos de aluminio

b. 8,10 kg de carbonato de calcio

3. Analizando una solución salina se halló: 5,85% y

14,9% en peso de NaCl y KCl respectivamente.

Calcular:

a. Relación de moles de NaCl y KCl.

b. Gramos de Cl2 en 100 gramos de solución.

4. Calcular la composición porcentual en:

a. Cloroformo (CHCl3)

b. Sulfato Ferroso

5. Determinar la fórmula empírica de de un compuesto que

está formado por 62,6 % de plomo; 8,5 % de nitrógeno y 28,9

% de oxígeno.

6.Determina la fórmula molecular de un compuesto que está

formado por: 83,7 % de carbono y 16,3 % de hidrógeno; si tiene

un peso molecular de 86 g.