Clase 1 Qui 025 s1 2017 Mollino

Capítulo 1

QUI 025

Clas Cl ase e1

Introducción desde el mundo microscópico: asignación de masas atómicas

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Elementos y compuestos Sustancia pura  Tiene

propiedades específicas que la caracterizan y diferencian de

otras sustancias 

Las sustancias sustancias puras puras pueden ser ser elementos o compuestos

Compuestos químicos 

Se pued pueden en de desc sco ompo mpone nerr en otra tras más más simp simple les s por métodos

químicos 

Ejemplo: el agua es un compuesto que se descompone en dos gases (hidrógeno H y oxígeno O ) al aplicarle corriente eléctrica

















Mezclas 

Una mezcla es la combinación física de dos o más sustancias que retienen sus identidades y que se mezclan pudiendo formar según sea el caso, aleaciones, soluciones, suspensiones y coloides

 Algunas

median iante

separar en sus componentes mezclas se pueden sep proc rocesos

físicos

(me (mecánico icos

o

térmicos),

como

destilación, disolución, separación magnética, flotación, tamizado, filtración, decantación o centrifugación

















Ejemplos de mezclas Mezcla Mez cla hom homogé ogénea nea:: tiene la misma composición en todas sus partes Ejemplos Una Una be beb bida ida, lech leche, e, sopa, opa, salm salmue uerra, el aire aire,, el gas gas lic licuado uado,, una aleación

Mezcla

tiene heterogénea: ti

una

composición

no

uniforme;

generalmente se pueden distinguir a simple vista sus componentes, dos o más sustan sustancia cias, s, física físicamen mente te distint distintas, as, distri distribui buidas das en forma forma

















Estructura atómica 

To Todos los átomos se com componen de un núcleo , que que con contien iene

protones y neutrones, y de electrones fuera del núcleo  El

núcl nú cleo eo cont contie iene ne la carg carga a posi positi tiv va y casi toda la masa del

átomo, ya que los protones y neutrones se localizan en el núcleo y son pesados en comparación con el electrón

















Modelo atómico de Rutheford Rutheford--Bohr

Modelos

protón neutrón

electrón



















Propiedades de las partículas fundamentales

eléctrica Nombre Símbolo SICarga [C] Atómica Protón

p+

+1,602 10-19

+1

Masa SI [Kg] 1 673 10-27

Atómica 1,0073 [uma]

















Átt o m o s , moléculas e iones Á 

Átt o m o : es la partícula más pequeña de un Á

















Parámetros atómicos 

Número atómico, Z: número de protones en el núcleo de un átomo

 Todos

los átomos de un elemento dado tienen el mismo

















Isótopos 

Isótopos: son átomos de un mismo elemento, o sea, que tienen el mismo número atómico, pero con diferente número másico

 La

mayoría de los elementos se encuentran en la naturaleza en

















Isótopos de hidrógeno (1H, 2H, 3H)



















Isótopos de carbono (12

13

14C)









































































Ejemplos



















































































































































































































Escala de pesos atómicos relativos 

Los átomos son muy livianos livianos para pesarlos pesarlos



El átomo de hidrógeno, el más liviano de los átomos, pesa alrededor de 1,610-24 [g], y el átomo más pesado tiene un peso sólo 250 veces mayor.



peso so at atóm ómic ico o re rela lati tivo vo Se adopta el sistema sistema de asignarles un pe Método 1. Se escoge un átomo como referencia referencia (patrón) (patrón)

















Escala de pesos atómicos relativos  Desde 

hace app. 55 años se usa la escala de

isótopo 12C y le asigna (arb (arbit itrraria ariame ment nte) e) un una a masa masa de 12 unidades de masa atómica (abreviado [uma]) Esta

 O

sea,

escala

escoge

12C

el

















Espectrómetro de masas Este equipo Zr tiene 5 isótopos: 90Zr, 91Zr, 92Zr, 94Zr, 96Zr conocer:

permite

los s  lo

distin dist into tos s is isót ótop opos os de cada elemento

 sus

correspon corres pondie diente ntes s % de abundancia natural

















Escala de masas atómicas relativas



El elemento C tiene dos isótopos estables: 12C



(98,90 %) y 13C (1,10%)

Con espectrómetro espectrómetro de masas se determina (experimentalmente) que que masa (13C)/masa (12C) = 1,0836 = masa (13C)/12

















Escala de masas atómicas relativas  En

la Tabla Periódica se tabula el llamado peso atómico

(PA) para cada elemento

¿cuál es el PA reportado para el elemento C?



















Masas atómicas de los elementos PA(C PA(C)= )= 12,0 12,000 000 0·0,9890 + 13,0033·0,0110 = 12,011 [uma]

















Ejemplo de isótopos tiene e dos isótopos. La masa 1. El bromo (PA = 79,90; Z = 35) tien isotópica y la abundancia relativa natural de uno de ellos, 79Br Br,, son respectivamente 78,9183 [uma] y 50,54%.

















2. Calcular en escala CC-12, el peso atómico de Si con los datos de la tabla : Isótopo % abundancia

Masa is isotópica

















3. Calcular en escala CC-12, el peso atómico de O con los datos de la tabla : Isótopo

% abundancia Masa is isotópica

















Otras escalas de peso peso atómico 

Peso at Peso atóm ómic ico: o: peso de un átomo relativo a una masa arbi arbitr trar ariam iamen ente te asig asigna nada da para un át átom omo o esc scog ogid ido o



















Ejemp jemplo loss de esc esca alas de masas masas ató atómi micas cas



















Solución



















Solución



















Ejempl jemplo o 2 de masas masas atómic atóm ica as



















Solución



















































































































































































































Tabla con dato datoss pa p ara resolv reso lver er P3 de No partículas Isótopo/ Mezcla natural

Masa atómica

% abundancia Comp ompuesto uesto Masa mol mole ecul cular ar natural

14N

14,00307

99,636

NO

30,006

15N

15,00011

0,364

NO2

46,005

N

14,007

N2O3

76,011

̶

















Solución Se toma base de cálculo (B C), 0,7850 [mol] de mezcla inicial, y

incógnit as : se definen las 5 incógnita x : [mol] NO y : [mol] NO2 z: [mol] N2O3 w : [mol] N2 v:

Ar r [mol] A

















(1) No total [mol] componentes = 0,7850 Luego, 0,7850 = x + y + z + w + v

(2) No [isótopos] 15N = 2,04446.1021 Luego,

2,04446.1021 = (x + y + 2*z + 2*w)*6,02.1023*(0,364/100)

(3) No [mol] N oxidado a HNO3 = (13,50785/63,012)*1 Luego, (13,50785/63,012)*1 = (x + y + 2z)*(0,4000/0,7850)*0,700

(4) No [mol] NO2 en mezcla inicial = 0,7870*(17,7070/100) Luego, 0,7870*(17,7070/100) = y

















Desde (4),

0,7870*(17,7070/100) = y

y = 0,1340 0,1340 Desde (5), 0,314225 = (y + z) / (x + y + 2*z + w + v) = (0,1340 + z) / (0,7850 + z) Despejando,

Desde (3),

Despejando,

Desde (2),

z = 0,1570

(13,50785/63,012)*1 = (x + y + 2z)*(0,4000/0,7850)*0,700

x = 0,1480

2,04446.1021 = (x + y + 2*z + 2*w)*6,02.1023*(0,364/100)

















Ya calculados los valores de las incógnitas, se responden las preguntas

(a) % en áto tom m o s de c ada ele leme ment nto o % N = [(1*x + 1*y + 2*z + 2*w)/(2*x + 3*y + 5*z + 2*w + 1*v)]*100 = 46,5% % O = [(1*x + 2*y + 3*z)/(2*x + 3*y + 5*z + 2*w + 1*v)]*100 = 44,7% Ar A r = = v / (2*x + 3*y + 5*z + 2*w + 1*v)]*100 = 8,7% (b) % en moléculas molécu las de cada sustancia sustanc ia % NO = (0,1480/0,7850)*100 = 18,85%



















Masas moleculares de los compuestos Pesso mo Pe mole leccul ula ar (PM PM)) representa la masa de una molécula El PM se de dete term rmin ina a suma sumand ndo o los los PA de de todo todos s los átom átomos os de dell

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