01b Calculos Quimicos PDF (2)

QUÍMICA GENERAL Ing. E. Raúl Morales Muñoz MSc. 1. INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA 2. MASA Y ENERGÍA 3. CÁLCULOS QUÍMICOS 4. ECUACIONES QUÍMICAS 5. PROPORCIONES MÁSICAS

INDICACIONES OPERATIVAS EVALUACIONES • LOGROS DEL APRENDIZAJE: Examen Parcial Examen Final Proyecto de Aula • GESTIÓN DEL APRENDIZAJE: Gestión en el Aula (Investigación-Exposición) Trabajos Individuales Trabajos Grupales Tutorías Presenciales o Virtuales 10/27/14

ESPE: Educación Superior Pública de Excelencia

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INDICACIONES OPERATIVAS Cada estudiante realizará: 1. INVESTIGACIÓN-EXPOSICIÓN INDIVIDUAL: • Leer en la Bibliografía los temas que serán expuestos. • Preparar preguntas sobre el tema expuesto en clase y sobre temas anteriores para hacerlas a los demás compañeros, después de la exposición. 2. TUTORÍAS PRESENCIALES: • •

Al realizar ejercicios en el cuaderno o en la pizarra. Al contestar en forma oral o escrita a las preguntas hechas sobre la clase del día o de días anteriores.

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BIBLIOGRAFÍA Y OTRAS FUENTES DEL CONOCIMIENTO • Diapositivas de Química General. Ing. E. Raúl Morales Muñoz MSc. 2014. ESPE. • Química General. Rosenberg y Epstein. 1991. Mc Graw Hill. • Química. La Ciencia Central. Brown, LeMay, Bursten, Burdge. 2004. Ed. Prentice Hall. Pearson Educación. • Wikipedia, la Enciclopedia Libre. 10/27/14


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1. INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA

¿Con qué se relaciona la Química? Átomos y Moléculas Masa

Productos Alimenticios

Materiales

Reacciones Químicas

Química

Energía

Combustibles

Productos Farmacéuticos

¿Qué es la Química? 10/27/14


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INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA QUÍMICA. Es la ciencia que estudia la composición, estructura y las propiedades de los materiales y los efectos cualitativos y cuantitativos de sus reacciones. Los materiales tienen masa y energía perceptibles y medibles con instrumentos. Forman parte de la Materia Perceptible.

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INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA Las reacciones se producen entre elementos y compuestos, que son parte de los materiales. Las ondas electromagnéticas, como la luz, no tienen masa pero tienen energía perceptible y medible. También la luz es parte de la Materia Perceptible.

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DEFINICIONES DE CONCEPTOS Masa y Energía son propiedades de la Materia. MASA. Es la medida de la Inercia de la Materia. ENERGÍA. Es la medida del Movimiento de la Materia. También se define la Energía como la medida de la capacidad de un sistema material para producir trabajo. La masa y la Materia no son lo mismo. La energía no es un fluido. MATERIAL. Es cualquier conglomerado de masa con determinadas propiedades. 10/27/14


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DEFINICIONES DE CONCEPTOS MATERIA. Es el sustrato másico-energético de todos los procesos y de todas las estructuras interactuantes y extensas, reales y probables, del Universo. Materia es cualquier campo, entidad o discontinuidad traducibles a fenómenos perceptibles, que se propagan a través del espacio-tiempo a una velocidad menor o igual a la de la luz y que tienen cierta energía, aunque no tienen necesariamente una masa.

“Imagen” de “masa” oscura 10/27/14


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DEFINICIONES DE CONCEPTOS IDEA. Es el sustrato formativo-codificante de todos los procesos y de todas las estructuras, reales y probables, del Universo. La Idea es el conjunto de propiedades de la Materia. La Materia forma una unidad dialéctica con la Idea. Idea y Materia son inherentes. “Fotografía” de las propiedades de un átomo de Hidrógeno.

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CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA     Condensados        Cuerpos  Materiales ordinarios    Plasmas          Partículascoloidales         Moléculas neutras    Moléculas        Iones poliatómicos        Átomos neutros      Materia másica  Partículas Átomos   Iones monoatómicos           Protones      Bariones   Materia perceptible (4%)    PartículasSubatómicas     Neutrones          Leptones Electrones       Antiprotones        Antipartículas  Antielectrones o positrones.    Antihidrógeno          Campos electromag néticos       Materia no másica  Ondas electromag néticas  Visibles      Invisibles        " Partículas" o entidades no másicas    " Masa" oscura (23%). Materia oscura másica  Materia oscura (96%)    " Energía"oscura (73%). Materia oscura no másica 

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PROPIEDADES GENERALES DE LA MATERIA PERCEPTIBLE    Cuerpos  Inercia (masa)  de Materia másica   Partículas y Antipartíc ulas     de Materia másica     Campos electromag néticos  Movimiento (Energía)    de Materia no másica  Ondas electromag néticas    " Partículas " o entidades no másicas       Espacio    Extensión (Dimension es)  Tiempo  Otras Dimension es      Fuerza Gravitacio nal   Fuerza Ele ctromagnét ica  Interacció n (Fuerzas)    Interacció n Nuclear Dé bil   Interacció n Nuclear Fu erte  10/27/14


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DEFINICIONES DE CONCEPTOS SISTEMA. Es un conjunto de constituyentes que se relacionan entre sí o con al menos algún otro, y que generalmente tienen un objetivo. Pueden ser materiales (mecánicos, biológicos, etc.) o conceptuales. Todos los sistemas tienen composición, estructura y entorno, pero sólo los sistemas materiales tienen mecanismo y forma. NÚCLEO ATÓMICO. Es un sistema material físico compuesto de protones y neutrones, relacionados por la interacción nuclear fuerte. Su entorno suelen ser electrones. ÁTOMO. Es un sistema material físico compuesto de núcleos atómicos y electrones, relacionados por fuerzas de atracción electromagnéticas. Es la unidad básica de las estructuras másicas del universo. MOLÉCULA. Es un sistema material químico compuesto de átomos relacionados por enlaces químicos covalentes. 10/27/14


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DEFINICIONES DE CONCEPTOS A nivel microscópico la Materia másica se presenta como un agregado de moléculas y átomos. ELEMENTO QUÍMICO. Es una clase específica de átomos. COMPUESTO QUÍMICO. Es una clase específica de ciertas moléculas. SUSTANCIA QUÍMICA. Es un elemento químico o también un compuesto químico. REACCIÓN QUÍMICA. Es todo proceso en el cual una o más sustancias llamadas reactantes, por efecto de un factor energético cambian su estructura atómico-molecular y se transforman en otras sustancias llamadas productos. 10/27/14


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DEFINICIONES DE CONCEPTOS Preguntas. 1. ¿Cuál de los siguientes procesos es un cambio químico? La disolución de Alcohol Etílico en gasolina. La deformación de una lata. La combustión de gas en un mechero Bunsen. 2. ¿Cómo se activa o inicia la reacción de combustión? Ejercicios. 1. Escribir la ecuación química balanceada de combustión del Metano CH4. 2. 10/27/14


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DEFINICIONES DE CONCEPTOS A nivel macroscópico la Materia másica se presenta en uno de los 4 estados de agregación atómico-molecular: sólido, líquido, gaseoso o plasma. CALOR. Es la energía interna de un cuerpo debida a los movimientos de sus átomos y moléculas, en forma de vibraciones, rotaciones, traslaciones, etc. Generalmente estos movimientos se transfieren de un cuerpo a otro. CALOR LATENTE. Es la energía requerida por la masa de una sustancia para cambiar su estado de agregación, como de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización). ENERGÍA DE ACTIVACIÓN. Es la energía necesaria para que se produzca una reacción química. 10/27/14


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DEFINICIONES DE CONCEPTOS • ENTALPÍA. Es el calor de una sustancia en Condiciones Normales (25°C y 1 atm). Se denota con la letra H°. Siempre se mide su variación, que se denota con ∆H°. • ENTALPÍA DE REACCIÓN. Es la cantidad de calor que se transmite desde o hacia el entorno cuando se realiza una reacción química. ∆Hr°= Q. Su signo depende de Hr2 y Hr1. En el Sistema Internacional SI se la mide en kilojoules, pero antes se la medía en kilocalorías (en Condiciones Normales). • ENTALPÍA DE FORMACIÓN. Es la cantidad de calor que se transmite desde o hacia el entorno por cada mol formado de un producto químico, a partir de los elementos que lo constituyen. ∆Hf° = Q/n. Su signo depende de Hf2 y Hf1. En el SI se la mide en kilojoules/mol, pero antes se la medía en kilocalorías/mol (en Condiciones Normales). 10/27/14


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DEFINICIONES DE CONCEPTOS ESQUEMA DE REACCIÓN. Es una ecuación química que no está balanceada. Ejercicios. 1. Escribir el esquema de reacción de combustión del Etanol y del Nonano. Indicar cual es el signo de la Entalpía de reacción. 2.

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2. MASA Y ENERGÍA CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES Existen muchos materiales de diferente composición y estructura. Se los puede clasificar en: MATERIALES HOMOGÉNEOS. Son los que a simple vista y microscópicamente presentan uniformidad en su composición y constituyen una sola fase. MATERIALES COLOIDALES. Son los que presentan uniformidad a simple vista, pero si se observan al microscopio presentan diferentes fases. MATERIALES HETEROGÉNEOS. Son los que a simple vista no presentan uniformidad en su composición y conforman diferentes fases. 10/27/14


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MASA Y ENERGÍA CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES    Elementos     Sustancias Puras  Iónicos      Compuestos Covalentes      Materiales Homogéneos   Aleaciones      Mezclas Homogéneas  Soluciones    Mezclas gaseosas       Materiales Coloidales  Materiales Heterogéneos  Mezclas Heterogéneas    Organismos vivos con Nivelesde conciencia  Sistemas Heterogéneos    Sistemas no vivos 10/27/14


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MASA Y ENERGÍA Preguntas. ¿Cuál de las siguientes clases de materiales describe al Cobre Cu? 1) mezcla 2) Elemento 3) compuesto Indicar a que clases de materiales corresponden: 1) un virus 2) un computador 3) el humo ¿A qué clase de materiales corresponden las sustancias orgánicas y las inorgánicas?

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MASA Y ENERGÍA PROPIEDADES DE LOS MATERIALES La composición y la estructura de los materiales determinan sus propiedades. Los materiales participan de las propiedades de la Materia másica, que son las que determinan sus propiedades químicas y físicas. PROPIEDADES QUÍMICAS. Son las propiedades generales de los materiales, que fundamentan o producen las transmutaciones y/o transformaciones de átomos y moléculas, dando como resultado cambios en la estructura nuclear o electrónica de elementos y compuestos. 10/27/14


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MASA Y ENERGÍA PROPIEDADES FÍSICAS. Son las propiedades generales de los cuerpos, que producen o fundamentan los cambios en las propiedades de otros cuerpos o de los mismos cuerpos, sin cambiar la estructura de sus átomos o moléculas. CAMBIOS. Son variaciones físicas o químicas. Cambios físicos: Ejemplo: Cambios de estado de los materiales. Cambios químicos: Ejemplo: Oxidación de los materiales. 10/27/14


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MASA Y ENERGÍA CAMBIOS DE ESTADO DE LOS MATERIALES

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MASA Y ENERGÍA Cuando se realiza procesos químicos es necesario realizar balances de masa y de Energía. Los cálculos de los balances de masa y de Energía se fundamentan en las Leyes de conservación de la masa y de conservación de la Energía. LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA. Fue establecida en 1745 por Lomonósov y en 1789 por Lavoisier, en forma independiente. “Siempre que ocurre un cambio químico ordinario (no nuclear), la masa total de las sustancias que reaccionan es exactamente igual a la masa total de los productos de la reacción.” 10/27/14


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MASA Y ENERGÍA LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA. La Energía total en cualquier sistema físico aislado (que no interacciona con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha Energía puede transformarse en otra forma de Energía en dicho sistema. La ley de la conservación de la energía afirma que la Energía no puede crearse ni destruirse, sólo puede variar de una forma a otra. Esta Ley constituye el Primer Principio o Primera Ley de la Termodinámica. 10/27/14


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CÁLCULOS QUÍMICOS UNIDADES DE MEDIDA. UNIDADES QUÍMICAS. En el Sistema Internacional SI, la unidad de masa es el kilogramo y la unidad de Energía es el Joule. La unidad de la masa m es una unidad fundamental, en tanto que la unidad de Energía E es una unidad derivada. La masa de un cuerpo es una magnitud escalar constante; el peso es una magnitud vectorial que varía a medida que el cuerpo se aleja de la Tierra. La masa de los átomos se expresa como Masa Atómica relativa MAr , la de las moléculas como Masa Molecular relativa MMr y la de compuestos iónicos Masa Formular relativa MFr. Éstas son unidades químicas de masa. 10/27/14


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CÁLCULOS QUÍMICOS En la realización de los Cálculos Químicos usamos: 1. Las Masas Atómicas relativas de los diferentes elementos, las Masas Moleculares relativas de los compuestos covalentes y las Masas Formulares relativas de los compuestos iónicos: MAr(H)=1 MAr(12C)=12

MMr(H2O)=18

MFr(HCl)=36,5

Los valores subrayados se consideran exactos por convención, o son exactos por naturaleza. También hay valores exactos por definición.

2. La masa m de las diferentes sustancias y otras magnitudes relacionadas con su masa, como la cantidad de sustancia, el Número de partículas, el Volumen, etc. Por ejemplo: 10/27/14


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CÁLCULOS QUÍMICOS Si se tiene que MMr(H2)=2 2H2

+

O2

MMr(O2)=32

MMr(H2O)=18

PRODUCEN

→ 2H2O

Ecuación Química Balanceada

Para la reacción podemos utilizar:

1) 4 g 2 mol

32 g 1 mol

Reactantes Productos

36 g 2 mol

36g

12,04∙1023moléculas

6,022∙1023moléculas 12,04∙1023moléculas

61,2 L 2) 2 g 1 mol

30,6 L 16 g 0,5 mol


3,011∙1023moléculas 6,022∙1023moléculas

30,6 L 10/27/14

15,3 L

y

61,2 L 18 g 1 mol 30,6 L

36g

Conservación de la masa.

A 100°C y 1 atm de Presión

18g

18g

Conservación de la masa.

A 100°C y 1 atm de Presión


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MAGNITUDES FUNDAMENTALES DEL S.I.

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Magnitud Fundamental

Variable

Unidad

Símbolo

Longitud

l

metro

m

Masa

m

kilogramo

kg

Tiempo

t

segundo

s

Temperatura Absoluta

T

Kelvin

K

Cantidad de sustancia

n

mol

mol

Corriente eléctrica

i

Amperio

A

Intensidad luminosa

I

candela

cd


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MAGNITUDES COMPLEMENTARIAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL (SI) Magnitud Complementaria Ángulo plano Ángulo sólido

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Variable θ Ω

Unidad radián esteroradián


Símbolo rad sr

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MAGNITUDES DERIVADAS Magnitud Derivada

Variable

Unidad

Símbolo

Aceleración

a

(metro/segundo)/segundo

m/s2

Fuerza

F

kilogramo∙(metro/segundo)/segundo

1N = 1kg∙m/s2

Presión

P

Newton/(metro∙metro)

Pa

Volumen

V

metro∙metro∙metro

m3

Concentración

C

kilogramo/(metro∙metro∙metro)

kg/m3

Densidad

d

kilogramo/(metro∙metro∙metro)

kg/m3

Fracción molar

x

mol/mol

mol/mol

Energía, Trabajo

E, W

Newton∙metro

1J = 1N∙m

Potencia

P

Joule/segundo

1W = 1J/s

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CÁLCULOS QUIMICOS DATOS DE ENTRADA. Son los datos de los que se dispone para realizar los cálculos de los resultados. Generalmente aparecen en el enunciado de un problema. Algunos datos de entrada pueden ser encontrados en diversas fuentes. DATOS DE SALIDA. Son los resultados que, en el enunciado del problema, se pide calcular. DATOS DE PROCESO. Son los valores intermedios que son calculados para llegar a los resultados.

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CIFRAS SIGNIFICATIVAS La exactitud de los datos está dada por su número de cifras significativas, contadas de izquierda a derecha a partir del primer dígito diferente de cero, sin importar la posición de la coma. Por ejemplo, las Masas Atómicas relativas de los elementos y otras magnitudes contienen entre 4 y 6 cifras significativas: MAr(O) = 15,9994 (6 cifras significativas) Se redondea a 16 (2 c.s.) mm(O) = MAr(O)∙g = 15,9994 g (6 c.s.) Se redondea a 16 g mM(O) = MAr(O)∙g/mol = 15,9994 g/mol (6 c.s.) 16 g/mol 10/27/14


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CIFRAS SIGNIFICATIVAS Los datos más exactos contienen más cifras significativas. Todos los resultados de los cálculos químicos deben contener un números de cifras significativas igual al número de cifras del dato de entrada menos exacto. Es decir, el dato de entrada menos exacto determina la exactitud de todos los datos de salida. Por lo tanto las magnitudes que corresponden a los datos de entrada deben medirse e ingresarse con una exactitud suficiente para obtener los resultados o datos de salida con determinada exactitud. Si se requiere un resultado con una exactitud de 3 cifras significativas, todos los datos de entrada deben tener al menos 3 cifras significativas de exactitud. 10/27/14


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CIFRAS SIGNIFICATIVAS Algunos datos de entrada son valores exactos, y no influyen en la exactitud de los datos de salida. Por ejemplo, a la Masa Atómica relativa del isótopo Carbono-12 se le asigna un valor exacto de 12 u. 12 → 12,00000… Para facilitar ciertos cálculos químicos, los valores aproximados y redondeados de Masas Atómicas, Moleculares y Formulares relativas, y los de las Presiones y temperaturas en diferentes escalas, son excluidos del análisis de exactitud de los datos. 10/27/14


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CIFRAS SIGNIFICATIVAS ANÁLISIS DE EXACTITUD DE LOS DATOS. Es buscar el dato de entrada menos exacto. INTERVALO DE MEDIDA. Es el intervalo en el cual se puede realizar la medida de una magnitud. Magnitud a medir Intervalo de medida m(Pb) = 3,5689 g De 3,5688 g a 3,5690 g (5 c.s.) m(Pb) = 3,569 g De 3,568 g a 3,570 g (4 c.s.) m(Pb) = 3,57 g De 3,56 g a 3,58 g (3 c.s.) m(Pb) = 3,6 g De 3,5 g a 3,7 g (2 c.s.) m(Pb) = 4 g De 3 g a5g (1 c.s.) 10/27/14


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CIFRAS SIGNIFICATIVAS Ejercicios. Indicar los intervalos de medida para medir las siguientes magnitudes, con la exactitud que corresponde: Magnitud a medir Intervalo de medida m(Fe) = 4 g De a (1 c.s.) m(Fe) = 4,0 g De a (2 c.s.) m(Fe) = 4,00 g De a (3 c.s.) m(Fe) = 4,000 g De a (4 c.s.) m(Fe) = 4,0000 g De a (5 c.s.)

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CÁLCULOS QUÍMICOS VALORES OPERATIVOS. Son los valores calculados, escritos y usados con todas las cifras obtenidas o, si son muchas, con por lo menos 6 cifras significativas y/o decimales, según convenga. Los datos de proceso y de salida son valores operativos. VALORES SIGNIFICATIVOS. Son los valores de los datos de salida, expresados con el número de cifras significativas que indique el análisis de exactitud de los datos. Entonces, los resultados requeridos serán indicados con su valor operativo y su valor significativo. 10/27/14


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CIFRAS SIGNIFICATIVAS Ejercicio 1. Un mol de cualquier sustancia pura contiene un Número de Avogadro de partículas, que pueden ser átomos, moléculas, etc. Calcular el Número de partículas que hay en 0,40000 mol de una sustancia. DATOS DE ENTRADA (Son escritos para realizar el análisis de exactitud de datos)

NA = 6,022∙1023 (4 cifras significativas; 10 y 23 son valores exactos) NAm = 6,022∙1023 moléculas (4 cifras significativas) NAM = 6,022∙1023 moléculas/mol (4 cifras significativas) n(H2O) = 0,40000 mol (5 cifras significativas) 10/27/14


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CIFRAS SIGNIFICATIVAS DATOS DE SALIDA

(4 cifras significativas)

Nmoléculas(H2O) RESOLUCIÓN

m n mM

ó n

N partículas NA

ó

M

VCE gas : n  VM

Nmoléculas(H2O) = n(H2O) ∙ NAM = 0,40000 mol ∙ 6,022∙1023 moléculas/mol = 2,40880000 moléculas (valor operativo) Nmoléculas(H2O) = 2,409 moléculas (4 c.s.)(valor significativo) 10/27/14


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CIFRAS SIGNIFICATIVAS Ejercicio 2. Indicar la exactitud (el número de cifras significativas) de los siguientes valores: a) MAr(O) = 15,9994 b) MAr(O) = 15,999 c) MAr(O) = 16,00 d) MAr(O) = 16,0 e) MAr(O) = 16 f) R = 0,08205 atm∙L/(mol∙K) g) Si tC = 0°C entonces T = 273,15 K 10/27/14


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CIFRAS SIGNIFICATIVAS h) 0,00045 i) 0,004005 j) 0,00045000 k) 2 mol de Hidrógeno reaccionan con 1 mol de Oxígeno y producen 2 mol de Agua.

l) Condiciones Estándar: tC = 0°C y P = 1 atm m) 1 atm → 760 Torr → 101 325 Pa Escribir tres constantes físicas, e indicar el número de cifras significativas. 10/27/14


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CÁLCULOS QUÍMICOS MASA DE UN MOL DE UN ELEMENTO mm. Es la Masa Atómica relativa de un elemento expresada en gramos: mm(elemento) = MAr(elemento)∙g mm(O) = MAr(O)∙g = 16 g MASA DE UN MOL DE UN COMPUESTO COVALENTE mm. Es la Masa Molecular relativa del compuesto expresada en gramos: mm(H2O) = MMr(H2O)∙g = 18 g mm(compuesto covalente) = MMr(compuesto covalente)∙g MASA DE UN MOL DE UN COMPUESTO IÓNICO mm. Es la Masa Formular relativa del compuesto expresada en gramos: HCl es la unidad formular del compuesto iónico Cloruro de Hidrógeno. mm(HCl) = MFr(HCl)∙g = 36,5 g mm(compuesto iónico) = MFr(compuesto iónico)∙g 10/27/14


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CÁLCULOS QUÍMICOS MASA MOLAR DE UN ELEMENTO mM. Es la Masa Atómica relativa de un elemento expresada en gramos/mol: mM(elemento) = MAr(elemento)∙g/mol mM(O) = MAr(O)∙g/mol = 16 g/mol MASA MOLAR DE UN COMPUESTO COVALENTE mM. Es la Masa Molecular relativa del compuesto expresada en gramos/mol: mM(H2O) = MMr(H2O)∙g/mol = 18 g/mol mM(compuesto covalente) = MMr(compuesto covalente)∙g/mol MASA MOLAR DE UN COMPUESTO IÓNICO mM. Es la Masa Formular relativa del compuesto expresada en gramos/mol: mM(HCl) = MFr(HCl)∙g/mol = 36,5 g/mol mM(compuesto iónico) = MFr(compuesto iónico)∙g/mol 10/27/14


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CÁLCULOS QUÍMICOS MAGNITUDES ESTEQUIOMÉTRICAS BÁSICAS, nQb , mQb , NátomosQb ó VQb CE . Son las propiedades de los reactantes y productos de una reacción de referencia, relacionadas de modo cuantitativo, con base en su ecuación balanceada. MAGNITUDES ESTEQUIOMÉTRICAS, nQ , mQ , Nmoléculas Q , VQ CE . Son las magnitudes estequiométricas básicas divididas por k ó multiplicadas por 1/k, en donde k es una constante de relación. nQb(Reactantes) nQb(Productos) mQb(Reactantes) mQb(Productos) Nmoléculas Qb(Reactantes) Nmoléculas Qb(Productos) VQb CE(Reactantes) VQb CE(Productos) Ejemplos: 10/27/14


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CÁLCULOS QUÍMICOS. Ejemplo A. Si mM(H2) = 2 g/mol

mM(O2) = 32 g/mol

2H2 2 mol 4g

+

nQb mQb Nmoléculas Qb 12,044∙10 moléculas VQb 100°C y 1 atm 61,2103 L 23

mM(H2O) = 18 g/mol y

O2 1 mol 32 g

→


30,6051 L

2H2O 2 mol 36 g


61,2103 L

Si k=(32 g)/(16 g)=2, dividiendo las magnitudes Qb para k: nQ 1 mol 0,5 mol 1 mol mQ 2g 16 g 18 g Nmoléculas Q 6,022∙10 moléculas 3,011∙10 moléculas 6,022∙10 moléculas VQ 100°C y 1 atm 30,6051 L 15,3026 L 30,6051 L 23

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CÁLCULOS QUÍMICOS. Ejemplo B. Si mM(H2) = 2 g/mol

mM(O2) = 32 g/mol


2H2 2 mol 4g

+

23


nQb mQb Nmoléculas Qb 12,044∙10 moléculas VQb 100°C y 1 atm 61,2103 L

O2 1 mol 32 g

→

30,6051 L

2H2O 2 mol 36 g


61,2103 L

Si k=(32 g)/(16,9876 g), las demás magnitudes serán: nQ mQ 16,9876 g Nmoléculas Q VQ 100°C y 1 atm 10/27/14


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RESOLUCIÓN TABULADA. Ejemplo B. Si mM(H2) = 2 g/mol

mM(O2) = 32 g/mol


2H2 2 mol 4g

+

23


nQb mQb Nmoléculas Qb 12,044∙10 moléculas VQb 100°C y 1 atm 61,2103 L

O2 1 mol 32 g

→

30,6051 L

2H2O 2 mol 36 g


61,2103 L

Si k=(32 g)/(16,9876 g), las demás magnitudes serán: nQ 1,06173 mol 0,530863 mol 1,06173 mol mQ 2,12345 g 16,9876 g 19,1111 g Nmoléculas Q 6,394∙10 moléculas 3,197∙10 moléculas 6,394∙10 moléculas VQ 100°C y 1 atm 32,4943 L 16,2471 L 32,4943 L 23

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CÁLCULOS QUÍMICOS

A partir de las magnitudes estequiométricas básicas, podemos calcular las magnitudes estequiométricas de tres maneras: 1) Usando fórmulas, como se verá en los siguientes ejercicios. 2) Usando proporciones másicas del tipo: 4 g H2 32 g O 2  mQ ( H 2 ) 16,9876 g O2

4 g H2 mQ ( H 2 ) 16,9876 g O 2  2,12345 g H 2 32 g O 2

3) Usando una constante de relación estequiométrica k, como en el ejemplo anterior: mQb (O2 )

32 g O 2  1,88373 k mQ (O2 ) 16,9876 g O 2

mQb ( H 2 ) mQ ( H 2 ) 10/27/14

1,88373 k

mQ ( H 2 ) 

Todas las magnitudes se relacionan con

k:

mQb ( H 2 )

4 g H2  2,12345 g H 2 1,88373 1,88373


50

CÁLCULOS QUÍMICOS. Ejercicio. Ej.: mM(N2) = 28 g/mol

nQb mQb Nmoléculas Qb VQb 0°C y 1 atm nQ mQ Nmoléculas Q VQ 0°C y 1 atm 10/27/14

mM(H2) = 2 g/mol

N2 1 mol

+

3H2 3 mol

mM(NH3) = 17 g/mol

→

2NH3 2 mol


22,4 L

140 g


51

CÁLCULOS QUÍMICOS Preguntas. 1. Describa 2 reacciones químicas que, de alguna manera, pueda percibir en la vida diaria. 2. ¿Cómo se expresa ó define la masa molar de un elemento, de un compuesto covalente y de un compuesto iónico? 3. ¿La gasolina es una mezcla de alguna clase? Ejercicio 3. Nitrógeno molecular gaseoso N2 reacciona con Hidrógeno molecular gaseoso H2, y producen Amoníaco gaseoso NH3. Determinar las cantidades de sustancia estequiométricas básicas de reactantes y productos. 10/27/14


52

CÁLCULOS QUÍMICOS DATOS DE ENTRADA:

N2(g) + H2(g) → NH3(g) DATOS DE SALIDA:

Esquema de reacción.

(valores exactos por naturaleza)

nQb(N2) nQb(H2) nQb(NH3)

10/27/14


53

CÁLCULOS QUÍMICOS RESOLUCIÓN:

N2 + 3H2 → 2NH3 Ecuación química balanceada Se tiene que: 1 molécula N2 + 3 moléculas H2 → 2 moléculas NH3 1 mol N2 + 3 mol H2 → 2 mol NH3 Por lo tanto: nQb(N2) = 1 mol (valor exacto por naturaleza) nQb(H2) = 3 mol (valor exacto por naturaleza) nQb(NH3) = 2 mol (valor exacto por naturaleza) 10/27/14


54

CÁLCULOS QUÍMICOS Ejercicio 4. Nitrógeno gaseoso reacciona con Hidrógeno gaseoso y producen Amoníaco gaseoso. Si MAr(N)=14,0067 y MAr(H)=1,00797, calcular las masas estequiométricas básicas de reactantes y productos.

10/27/14


55


N2(g) + H2(g) → NH3(g) MAr(N) = 14,0067 MAr(H) = 1,00797

Esquema de reacción.

(6 cifras significativas) (6 cifras significativas)

DATOS DE SALIDA:

mQb(N2) (6 cifras significativas) mQb(H2) (6 cifras significativas) mQb(NH3) (6 cifras significativas) 10/27/14


56


N2 + 3H2 → 2NH3 Ecuación química balanceada 1 mol N2 + 3 mol H2 → 2 mol NH3 MMr(N2) = 14,0067 ∙ 2 = 28,0134 MMr(H2) = 1,00797 ∙ 2 = 2,01594 MMr(NH3) = 14,0067 ∙ 1 + 1,00797 ∙ 3 = 17,03061 mM(N2) = 28,0134 g/mol mM(H2) = 2,01594 g/mol mM(NH3) = 17,03061 g/mol 10/27/14


57

CÁLCULOS QUÍMICOS mQb(N2) = 1 mol ∙ 28,0134 g/mol = 28,0134 g mQb (H2) = 3 mol ∙ 2,01594 g/mol = 6,04782 g mQb (NH3) = 2 mol ∙ 17,03061 g/mol = 34,06122 g mQb (NH3) = 34,0612 g

10/27/14


(6 c.s.) (6 c.s.) (v. op.) (6 c.s.)

58

CÁLCULOS QUÍMICOS Ejercicio 5. Nitrógeno gaseoso reacciona con Hidrógeno gaseoso y producen Amoníaco gaseoso. Si MAr(N)=14 y MAr(H)=1, calcular las masas estequiométricas básicas de los reactantes y los productos.

10/27/14


59


N2(g) + H2(g) → NH3(g) Esquema de reacción. MAr(N)=14 (valor redondeado) MAr(H)=1 (valor redondeado) DATOS DE SALIDA:

(valores redondeados) (v. rd.)

mQb(N2) mQb(H2) mQb(NH3) 10/27/14


60


N2 + 3H2 → 2NH3 Ecuación química balanceada 1 mol N2 + 3 mol H2 → 2 mol NH3 MMr(N2) = 14 ∙ 2 = 28 MMr(H2) = 1 ∙ 2 = 2 MMr(NH3) = 14 ∙ 1 + 1 ∙ 3 = 17 mM(N2) = 28 g/mol mM(H2) = 2 g/mol mM(NH3) = 17 g/mol 10/27/14


61

CÁLCULOS QUÍMICOS N2 + 3H2 → 2NH3 mQb(N2) = 1 mol ∙ 28 g/mol = 28 g (valor redondeado) mQb (H2) = 3 mol ∙ 2 g/mol = 6 g mQb (NH3) = 2 mol ∙ 17 g/mol = 34 g

10/27/14


62

CÁLCULOS QUÍMICOS Ejercicio 6. Nitrógeno gaseoso reacciona con Hidrógeno gaseoso y producen Amoníaco gaseoso. Calcular los Números de moléculas estequiométricos básicos de reactantes y productos. Un mol de cualquier compuesto, en cualesquiera condiciones, contiene 6,022∙1023 moléculas: NAM = 6,022∙1023 moléculas/mol 10/27/14


63


N2(g) + H2(g) → NH3(g) Esquema de reacción. NAM = 6,022∙1023 moléculas/mol (4 cifras significativas) DATOS DE SALIDA:

Nmoléculas Qb(N2) Nmoléculas Qb(H2) Nmoléculas Qb(NH3) 10/27/14

(4 cifras significativas) (4 cifras significativas) (4 cifras significativas)


64


N2 + 3H2 → 2NH3 Ecuación química balanceada 1 mol N2 + 3 mol H2 → 2 mol NH3 Nmoléculas Qb(N2) = 1 mol∙ 6,022∙1023 moléculas/mol Nmoléculas Qb(H2) = 3 mol∙ 6,022∙1023 moléculas/mol Nmoléculas Qb(NH3) = 2 mol∙ 6,022∙1023 moléculas/mol Nmoléculas Qb(N2) = 6,022∙1023 moléculas (4 cifras significativas) Nmoléculas Qb(H2) = 18,066∙1023 moléculas (valor operativo) Nmoléculas Qb(H2) = 18,07∙1023 moléculas (4 c.s.) Nmoléculas Qb(NH3) = 12,044∙1023 moléculas (valor operativo) Nmoléculas Qb(NH3) = 12,04∙1023 moléculas (4 c.s.) 10/27/14


65

CÁLCULOS QUÍMICOS Ejercicio 7. Nitrógeno gaseoso reacciona con Hidrógeno gaseoso y producen Amoníaco gaseoso. Calcular los Volúmenes estequiométricos básicos de reactantes y productos, si todos los gases están en Condiciones Estándar. En Condiciones Estándar (tC = 0°C y P = 1 atm), un mol de cualquier gas ocupa 22,4 L. VM = 22,4 L/mol 10/27/14


66


N2(g) + H2(g) → NH3(g) VM = 22,4 L/mol

Esquema de reacción. (3 cifras significativas)

DATOS DE SALIDA:

VQb(N2) (3 cifras significativas) VQb(H2) (3 cifras significativas) VQb(NH3) (3 cifras significativas) 10/27/14


67


N2 + 3H2 → 2NH3 Ecuación química balanceada 1 mol N2 + 3 mol H2 → 2 mol NH3 nQb(N2) = 1 mol nQb(H2) = 3 mol nQb(NH3) = 2 mol VQb(N2) = 1 mol∙ 22,4 L/mol = 22,4 L (3 c.s.) VQb(H2) = 3 mol∙ 22,4 L/mol = 67,2 L (3 c.s.) VQb(NH3) = 2 mol∙ 22,4 L/mol = 44,8 L (3 c.s.) 10/27/14


68

CÁLCULOS QUÍMICOS Ejercicio 8. Nitrógeno gaseoso reacciona con Hidrógeno gaseoso y producen Amoníaco gaseoso. Calcular la Entalpía de reacción, si la Entalpía de formación del Amoníaco gaseoso en Condiciones Normales es: ∆Hf°(NH3)=−46,19 kJ/mol La Entalpía de formación de un compuesto es la cantidad de calor que se transmite desde o hacia el entorno por cada mol que se forma de un producto químico, a partir de los elementos que lo constituyen, en Condiciones Normales (tC = 25°C y P = 1 atm). 10/27/14


69


N2(g) + H2(g) → NH3(g) ∆Hf°(NH3) = −46,19 kJ/mol


DATOS DE SALIDA:

∆Hr°

10/27/14



70


N2 + 3H2 → 2NH3 ∆Hf°(NH3) = −46,19 kJ/mol En esta reacción se forma Amoníaco a partir de sus elementos constitutivos, y por cada mol de Amoníaco formado el sistema de reacción pierde o transmite al entorno 46,19 kJ/mol, lo que se indica con el signo negativo. Por lo tanto: ∆Hr° = 2 mol ∙ (−46,19 kJ/mol) = −92,38 kJ ∆Hr° = −92,38 kJ (4 cifras significativas) 10/27/14


71

CÁLCULOS QUÍMICOS Ejercicio 9. Dada la ecuación química balanceada: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ∆Hr° = −92,38 kJ y los valores NAM=6,022∙1023 , VM=22,4 L/mol en C.E., MAr(N)=14 y MAr(H)=1 calcular: 1) Los valores de las variables estequiométricas básicas. 2) Los valores de las variables estequiométricas, si se necesita obtener 140 g de NH3 gaseoso. 10/27/14


72

CÁLCULOS QUÍMICOS 1) Variables estequiométricas básicas: DATOS DE ENTRADA:

MAr(N)=14 MAr(H)=1 NAM=6,022∙1023 (4 cifras significativas) VM=22,4 L/mol en C.E. (3 cifras significativas) mQ(NH3) = 140 g (3 cifras significativas) DATOS DE SALIDA:


nQb mQb Nátomos Qb VQb CE nQ Nátomos Q VQb CE 10/27/14


73


M Mr ( N 2 ) 14 2 28 M Mr ( H 2 ) 1 2 2 M Mr ( NH 3 ) 14 1  1 3 17

g m M ( N 2 ) 28 mol g m M ( H 2 ) 2 mol g m M ( NH 3 ) 17 mol

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) nQb(N2) = 1 mol mQb(N2) = 1 mol ∙28 g/mol = 28 g nQb(H2) = 3 mol mQb(H2) = 3 mol ∙2 g/mol = 6 g nQb(NH3) = 2 mol mQb(NH3) = 2 mol ∙17 g/mol = 34 g 10/27/14


74

RESOLUCIÓN TABULADA N2(g)

+

nQb: 1 mol mQb: 28 g Nmoléculas Qb: VQb CE: nQ: mQ: Nmoléculas Q: VQ CE: 10/27/14

3H2(g)

→

PRODUCEN

3 mol

2NH3(g) 2 mol

140 g


75

CÁLCULOS QUÍMICOS Ejercicio . Calcular el Número de átomos que hay en una masa de 12, 3456 g de Hidrógeno. Ejercicio . Calcular la cantidad de sustancia que se tiene de Oxígeno, si se dispone de 123,4567 g de dicho elemento.

10/27/14


76

CÁLCULOS QUÍMICOS Ejercicio 10. Calcular la Temperatura absoluta y la temperatura en grados Fahrenheit correspondientes a 7°C. DATOS DE ENTRADA:

tC = 7°C

(muchas cifras significativas; valor exacto 7,000000…)

DATOS DE SALIDA:

T

(puede expresarse con varias cifras significativas; se usará una cifra decimal)

tF

(puede expresarse con varias cifras significativas; se usará una cifra decimal)

10/27/14


77


Evitar usar fórmulas erróneas como T = tc + 273,15 y escalas no incluidas en el SI. T tC  o  273,15 K C

T tC  o  273 K C

T 7o C  o  273 7  273 280 K C tF 9 tC  o  32 o F 5 C tF 9 7o C  o  32 12,6  32 44,6 o F 5 C 10/27/14


T 280 K

t F 44,6 o F (3c.s.) 78

CÁLCULOS QUÍMICOS Ejercicio 11. Calcular el Volumen de un mol y el Volumen molar de cualquier gas en Condiciones Estándar, es decir, 0°C de temperatura y 1 atm de presión. DATOS DE ENTRADA:

n = 1 mol R = 0,08205

atm L mol K

(Valor exacto) (4 cifras significativas)

tC = 0°C T = 273 K P = 1 atm 10/27/14


79

CÁLCULOS QUÍMICOS DATOS DE SALIDA:

Volumen de un mol de cualquier gas en CE: Vm Volumen Molar de cualquier gas en CE : VM Vm y VM son valores aproximados. Son escritos con 3 cifras significativas. RESOLUCIÓN:

PV = nRT

P Vm = 1 mol ∙RT

atm L 1 mol 0,08205 273 K mol K Vm  1 atm 10/27/14

L Vm 22,4 L VM 22,4 mol


80

PREGUNTAS Ejercicio. Expresar en gramos la medida de una masa de 5 libras. Ejercicio. Calcular la Masa molecular relativa del Sulfato de Sodio conociendo las Masas atómicas relativas de sus elementos constitutivos. Ejercicio. Expresar la Masa atómica relativa del Sodio con 5, 4, 3 y 2 cifras significativas. 10/27/14


81

PREGUNTAS REACCIÓN QUÍMICA ORDINARIA. Es un proceso en el cual los electrones de los átomos o de las moléculas de diferentes sustancias , llamadas Reactantes, interaccionan conforme a sus propiedades, y como resultado los Reactantes se transforman en otras sustancias, llamadas Productos. REACCIÓN QUÍMICA NUCLEAR. Es un proceso en el cual una parte de la masa de ciertas entidades del núcleo de uno o más átomos se transmuta en la energía de otras entidades, tales como las ondas electromagnéticas u otras partículas. 10/27/14


82

PREGUNTAS ECUACIÓN QUÍMICA BALANCEADA. Es la representación de una reacción química, en la que se muestra el Número de átomos o de moléculas mínimo de cada uno de los reactantes y los productos, según la Ley de la conservación de la masa, considerando que la reacción se realiza completamente o está en un determinado equilibrio. 10/27/14


83

PREGUNTAS EJEMPLO DE REACCIÓN QUÍMICA BALANCEADA. Por ejemplo, si Nitrógeno gaseoso reacciona con Hidrógeno gaseoso, en ciertas condiciones se produce Amoniaco gaseoso: N2 + 3H2 → 2NH3 Ecuación química balanceada 1 molécula N2 + 3 moléculas H2 → 2 moléculas NH3 Las masas de cada uno de los gases se ajustan a la Ley de la conservación de la masa. El Número de moléculas, indicado por los coeficientes, es el mínimo: Npartículas min = coeficiente El Número de átomos de N y de H en los reactantes es igual al Número de átomos de N y de H en los productos. 10/27/14


84

PREGUNTAS MASA DE UN MOL DE UN ELEMENTO. Es su Masa Atómica relativa expresada en gramos. MASA DE UN MOL DE UN COMPUESTO COVALENTE. Es su Masa Molecular relativa expresada en gramos. MASA DE UN MOL DE UN COMPUESTO IÓNICO. Es su Masa Formular relativa expresada en gramos. mm = MAr∙g

mm = MMr∙g

mm = MFr∙g

mm(O) = MAr(O)∙g = 15,9994 g mm(O2) = MMr(O2)∙g = 15,9994 ∙ 2 g = 31,9988 g 10/27/14


85

PREGUNTAS MASA MOLAR DE UN ELEMENTO. Es su Masa Atómica relativa expresada en gramos/mol. MASA MOLAR DE UN COMPUESTO COVALENTE. Es su Masa Molecular relativa expresada en gramos/mol. MASA MOLAR DE UN COMPUESTO IÓNICO. Es su Masa Formular relativa expresada en gramos/mol. mm = MAr∙g/mol mm = MMr∙g/mol

mm = MFr∙g/mol

mm(O) = MAr(O)∙g/mol = 15,9994 g/mol mm(O2) = MMr(O2)∙g/mol = 15,9994 ∙ 2 g/mol = 31,9988 g/mol 10/27/14


86

PREGUNTAS CANTIDAD DE SUSTANCIA. Es el número de conjuntos definidos de partículas de una sustancia. n

N partículas N AM

m n mM

[g] [mol] [g/mol]

MOL. Es la unidad de cantidad de sustancia que contiene tantas entidades o partículas como átomos contienen 12 g exactos del isótopo Carbono-12. 10/27/14


87

PREGUNTAS MAGNITUDES ESTEQUIOMÉTRICAS. Son las magnitudes cuyos valores mantienen relaciones y proporciones cuantitativas con el número de partículas mínimo dado en una ecuación química balanceada, de acuerdo a las leyes y principios. En la industria y en los laboratorios, las reacciones químicas se realizan con un gran número de átomos y/o moléculas, es decir con múltiplos muy grandes de los números mínimos de partículas indicados por la ecuación química balanceada. El múltiplo que se utiliza comúnmente es el mol, del sistema SI. 10/27/14


88

PREGUNTAS CANTIDAD DE SUSTANCIA ESTEQUIOMÉTRICA BÁSICA. Es la cantidad de sustancia, medida en moles, que corresponde a cada reactante o producto, basada en el número mínimo de partículas indicado por una ecuación química balanceada. Es una cantidad de sustancia referencial. N2 + 3H2 → 2NH3 1 molécula N2 + 3 moléculas H2 → 2 moléculas NH3 1 mol N2 + 3 mol H2 → 2 mol NH3 nQb(N2) = 1 mol N2 nQb(H2) = 3 mol H2 nQb(NH3) = 2 mol NH3 10/27/14


89

PREGUNTAS MASA ESTEQUIOMÉTRICA BÁSICA. Es la masa que se requiere de cada reactante o producto, basada en la cantidad de sustancia estequiométrica básica, indicada por los coeficientes de una ecuación química balanceada. Es una masa referencial. N2 + 3H2 → 2NH3 1 molécula N2 + 3 moléculas H2 → 2 moléculas NH3 1 mol N2 + 3 mol H2 → 2 mol NH3 Se

calcula usando las fórmulas: m = coeficiente · mm ó m = n · mM

mQb(N2) = 1 mm(N2) mQb(N2) = nQb(N2)∙ mM(N2) mQb(H2) = 3 mm(H2) mQb(H2) = nQb(H2)∙ mM(H2) mQb(NH3) = 2 mm(NH3) mQb(NH3) = nQb(NH3)∙ mM(NH3) 10/27/14


90

PREGUNTAS ESQUEMAS DE CÁLCULOS DE MASA. N2 + 3H2 → 2NH3 1 molécula N2 + 3 moléculas H2 → 2 moléculas NH3 1 mol N2 + 3 mol H2 → 2 mol NH3 mm(N2) + 3 mm(H2) = 2 mm(NH3) mQb(N2) + mQb(H2) = mQb(NH3) mQ(N2) + mQ(H2) = mQ(NH3) mQb MASA ESTEQUIOMÉTRICA BÁSICA mQ MASA ESTEQUIOMÉTRICA 10/27/14


91

PREGUNTAS ESQUEMAS DE CÁLCULOS DE CANTIDAD DE SUSTANCIA.

N2 + 3H2 → 2NH3 1 molécula N2 + 3 moléculas H2 → 2 moléculas NH3 1 mol N2 + 3 mol H2 → 2 mol NH3 nQb(N2) + nQb(H2) → nQb(NH3) nQ(N2) + nQ(H2) → nQ(NH3) nQb CANTIDAD DE SUSTANCIA ESTEQUIOMÉTRICA BÁSICA nQ CANTIDAD DE SUSTANCIA ESTEQUIOMÉTRICA 10/27/14


92

PREGUNTAS ESQUEMAS DE CÁLCULOS DE NÚMERO DE PARTÍCULAS. N2 + 3H2 → 2NH3 1 molécula N2 + 3 moléculas H2 → 2 moléculas NH3 1 mol N2 + 3 mol H2 → 2 mol NH3 NA moléculas N2 + 3NA moléculas H2 → 2NA moléculas NH3

Nmoléculas Qb(N2) + Nmoléculas Qb(H2) → Nmoléculas Qb(NH3) Nmoléculas Q(N2) + Nmoléculas Q(H2) → Nmoléculas Q(NH3) Npartículas Qb Npartículas Q 10/27/14

NÚMERO DE PARTÍCULAS ESTEQUIOMÉTRICO BÁSICO NÚMERO DE PARTÍCULAS ESTEQUIOMÉTRICO ESPE: Educación Superior Pública de Excelencia

93

PREGUNTAS ESQUEMAS DE CÁLCULOS DE VOLÚMENES EN C.E. N2 + 3H2 → 2NH3 1 molécula N2 + 3 moléculas H2 → 2 moléculas NH3 1 mol N2 + 3 mol H2 → 2 mol NH3 Vm(N2) + 3Vm(H2) → 2Vm(NH3) En Condiciones Estándar. VQb(N2) + VQb(H2) → VQb(NH3) VQ(N2) + VQ(H2) → VQ(NH3) VQb VOLUMEN ESTEQUIOMÉTRICO BÁSICO EN C.E. VQ VOLUMEN ESTEQUIOMÉTRICO EN C.E. 10/27/14


94

PREGUNTAS Ejercicio 1. En ciertas condiciones 7,00335 g de Nitrógeno gaseoso reaccionan estequiométricamente con 1,511955 g de Hidrógeno gaseoso y se produce una determinada masa de Amoniaco gaseoso. Representar esta reacción con una ecuación química balanceada, y determinar para los reactantes y los productos: a) las cantidades de sustancia estequiométricas básicas, b) las masas de un mol y las masa molares, c) las masas estequiométricas básicas, d) las masas estequiométricas, si MAr(N) = 14,0067 y MAr(H) = 1,00797. 10/27/14


95

PREGUNTAS DATOS DE ENTRADA:

N2

+ 3H2 → 2NH3 1 molécula N2 + 3 moléculas H2 → 2 moléculas NH3 1 mol N2 3 mol H2 2 mol NH3 mQ(N2) = 7,00335 g N2 (6 cifras significativas) mQ(H2) = 1,511955 g H2 (7 cifras significativas) MAr(N) = 14,0067 (6 cifras significativas) MAr(H) = 1,00797 (6 cifras significativas) 10/27/14


96

PREGUNTAS DATOS DE SALIDA:

nQb(N2) nQb(H2) nQb(NH3)


mm(N2) mm(H2) mm(NH3)

mM(N2) mM(H2) mM(NH3)

mQb(N2) mQb(H2) mQb(NH3)

mQ(N2) mQ(H2) mQ(NH3)

RESOLUCIÓN:

nQb(N2) = 1 mol nQb(H2) = 3 mol nQb(NH3) = 2 mol 10/27/14


97

PREGUNTAS MAr(N) = 14,0067 MMr(N2) = 14,0067·2 = 28,0134 MAr(H) = 1,00797 MMr(H2) = 1,00797 ·2 = 2,01594 MMr(NH3) = 14,0067+ 1,00797 ·3 = 17,0306 mm(N2) = 28,0134 g N2 = 28,0134 g (6 cifras sig.) mm(H2) = 2,01594 g H2 = 2,01594 g mm(NH3) = 17,03061 g NH3 = 17,0306 g 10/27/14


98

PREGUNTAS mM(N2) = 28,0134 g/mol (6 cifras significativas) mM(H2) = 2,01594 g/mol mM(NH3) = 17,0306 g/mol mQb(N2) = 1 mol · 28,0134 g/mol = 28,0134 g mQb (H2) = 3 mol · 2,01594 g/mol = 6,04782 g mQb (NH3) = 2 mol · 17,03061 g/mol = 34,0612 g

10/27/14


99

PREGUNTAS mQ(N2) = 7,00335 g N2 = 7,00335 g (6 c.s.) mQ(H2) = 1,511955 g H2 = 1,51196 g mQ(NH3) = 7,00335 g + 1,511955 g = 8,51531 g También, si

m n mM

[g] [mol] [g/mol]

nQ(N2) = (7,00335/28,0134) mol = 0,250000 mol nQ(H2) = (1,511955/2,01594) mol = 0,750000 mol nQ(NH3) = (8,515305/17,03061) mol = 0,500000 mol 10/27/14


100

RESOLUCIÓN TABULADA Ejercicio 1 MAr o MMr , mm , mM

N2

H2

NH3

28,0134

2,01594

17,03061

mQb

28,0134

6,04782

34,0612

mQ

7,00335

1,511955

8,51531

nQb

1

3

2

nQ

0,250000

0,750000

0,500000

N 14,0067

H 1,00797

a, Cpc , Cpp

NpartículasQb

6,022E+23 1,807E+24 1,204E+24

NpartículasQ

1,506E+23 4,517E+23 3,011E+23

NA , NAm , NAM 10/27/14

6,022E+23 ESPE: Educación Superior Pública de Excelencia

101

PROPORCIONES MÁSICAS PROPORCIONES MÁSICAS. Son las proporciones de masas y las proporciones de las magnitudes que se obtienen, directa o indirectamente, a partir de la masa. Cantidad de sustancia: m n mM

Número de partículas: N partículas n N A M 10/27/14


102

PROPORCIONES MÁSICAS Cuando uno o más reactantes y/o productos se encuentran en estado gaseoso, partiendo de la masa o de la cantidad de sustancia se puede calcular el Volumen, en Condiciones Estándar, es decir a 0°C y 1 atm de presión: V n VM

10/27/14

L VM 22,4 mol


a 0 C y 1 atm

103

PROPORCIONES MÁSICAS PROPORCIÓN DE MASAS. N2 + 3H2 → 2NH3 mQb (N 2 ) mQb (H 2 ) mQb (NH 3 )   km k mQ (N 2 ) mQ (H 2 ) mQ (NH 3 )

10/27/14


104

PROPORCIONES MÁSICAS PROPORCIÓN DE CANTIDADES DE SUSTANCIA. N2 + 3H2 → 2NH3 nQb (N 2 ) nQb (H 2 ) nQb (NH 3 )   kn k nQ (N 2 ) nQ (H 2 ) nQ (NH 3 )

10/27/14


105

PROPORCIONES MÁSICAS PROPORCIÓN DE NÚMEROS DE PARTÍCULAS. N2 + 3H2 → 2NH3 N partículasQb (N 2 ) N partículasQ (N 2 )

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

N partículasQb (H 2 ) N partículasQ (H 2 )



N partículasQb (NH 3 ) N partículasQ (NH 3 )


k N p k

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PROPORCIONES MÁSICAS PROPORCIÓN DE VOLÚMENES EN C. E. N2 + 3H2 → 2NH3 VQb (N 2 ) VQb (H 2 ) VQb (NH 3 )   kV k VQ (N 2 ) VQ (H 2 ) VQ (NH 3 )

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PROPORCIONES MÁSICAS CONSTANTE DE RELACIÓN ESTEQUIOMÉTRICA. Se verifica que:

km kn k N p kV k COMBINACIÓN DE PROPORCIONES. Es posible escribir combinaciones tales como: mQb (N 2 )

N moléculasQb (NH 3 )

VQb (NH 3 )    k mQ (N 2 ) nQ (H 2 ) N moléculasQ (NH 3 ) VQ (NH 3 ) 10/27/14

nQb (H 2 )


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PROPORCIONES MÁSICAS Ejercicio 2. En ciertas condiciones 7,00335 g de Nitrógeno gaseoso reaccionan estequiométricamente con 1,511955 g de Hidrógeno gaseoso y se produce una determinada masa de Amoniaco gaseoso. Representar esta reacción con una ecuación química balanceada y determinar: a) la proporción de masas b) la proporción de cantidades de sustancia c) la proporción de volúmenes en Condiciones Estándar MAr(N) = 14,0067 MAr(H) = 1,00797 10/27/14


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PROPORCIONES MÁSICAS N2 MAr o MMr , mm , mM

k

H2

k

NH3

k

28,0134

2,01594

17,03061

mQb

28,0134

6,04782

34,06122

mQ

7,00335

nQb

1

nQ

0,250000

N

H

14,0067 1,00797

a, Cpc, Cpp

4,00000

1,511955

4,00000

3 4,00000

0,750000

8,515305

4,00000

2 4,00000

0,500000

Npartículas Qb 6,022E+23

1,807E+24

1,204E+24

Npartículas Q 1,506E+23

4,000 4,517E+23

4,000 3,011E+23

4,00000

4,000

NA , NAm , NAM 6,022E+23 10/27/14


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01b Calculos Quimicos PDF (2)

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