Guía Principios de Química I UCV

Principios de Química I Problemas

PRINCIPOS DE QUIMICA I GUIA DE PROBLEMAS

Unidad Docente de Principios de Química

ESCUELA DE QUIMICA, UCV

COAUORES Han contribuido a la elaboracin de esta !uía los Pro"esores Eduardo Al#arado Víctor So$o Mar% Lorena Arau$o &imm% Castillo

DERECHOS RESERVADOS 2011 por Escuela de Química UCV Ciudad Universitaria, Caracas. Todos los derechos reservados. Queda prohibida, salvo excepción prevista en la ley, cualquier forma de reproducción distribución, comunicación pública y transformación de esta obra sin contar con autorización de los titulares de propiedad intelectual. La infracción de los derechos mencionados puede ser constitutiva de delito contra la propiedad intelectual (art. 270 y sgts. código penal)

CONENIDO Pro!rama "# Unidad I# $undamentos de %a Química '('( )ema )ema *( '( Este+uiometría Ci"ras si!ni"icati#as '(*( '(( )ema ( -omenclatura % "ormulacin de compuestos inor!.nicos '(/( )ema /( 0eacciones % ecuaciones +uímicas '(1( )ema 1( Disoluciones

&# Unidad II# $undamentos de %a Química *('( )ema 2( Estructura atmica *(*( )ema 3( )abla peridica *(( )ema 4( Enlace +uímico *(/( )ema 5( 0eacciones redo6 '# Unidad III# Gases( %í)uidos * s+%idos ('7( )ema '7( El estado !aseoso (''( )ema ''( Me8clas de !ases % reacciones en estado !aseoso ('*( )ema '*( Introduccin al estado lí+uido Cambios de 9ase ('( )ema '/( '( Disoluciones ('/( Ideales

Pro!rama UNIDAD I# $undamentos de Química EMA "# Introducci+n a %a Ciencia * %a Química Un repaso super"icial sobre el ori!en % e#olucin de la ciencia % la +uímica en particular: el camino de la Al+uimia a las -anopartículas( El m;todo cientí"ico, sus principios e implicaciones( 0epaso de conceptos matem.ticos b.sicos( Ma!nitudes, Unidades % cmo escribirlas( EMA &# Le*es $undamenta%es e Introducci+n a %a Este)uiometría Clasi"icacin de la materia( La#oisier % la Le% de la Conser#acin de la Masa: Einstein % la Le% de Conser#acin de la Ener!ía: Proust % la Le% de las Proporciones De"inidas: Dalton % la Le% de las Proporciones M?ltiples: @a%Lussac % la Le% de los Vol?menes de Combinacin( Btomos % mol;culas el sur!imiento % aceptacin de la teoría atmica de la materia( La Hiptesis de A#o!adro % el concepto de mol( Concepto de uma % relacin !mol  uma( 9rmulas moleculares relaciones entre el n?mero de partículas, la masa, el n?mero de masas mol, lamolares, densidad,composiciones etc( La masacentesimales atmica( El %si!ni"icado de los subíndices en una "rmula +uímica( C.lculo de "rmulas empíricas( EMA '( Nomenc%atura * ,ormu%aci+n de compuestos inor!-nicos# er8elius % los Símbolos +uímicos( La -omenclatura )radicional % los "undamentos de las nomenclaturas Stoc= % Sistem.tica( EMA .# Reacciones * Ecuaciones )uímicas# Descripcin % tipos de reacciones +uímicas( Ecuaciones +uímicas( Di"erencia entre reacciones % ecuaciones +uímicas( alanceo de ecuaciones % el si!ni"icado de los coe"icientes en una ecuacin( C.lculos

este+uiom;tricos( 0elaciones entre masas % mol, aplicaciones( 0eacciones con reacti#o limitante( C.lculo de la pure8a de un reacti#o a partir de la cantidad obtenida de un producto( )EMA 1( Diso%uciones# Los estados slido, lí+uido % !aseoso: di"erencias % similitudes( Di"erencia entre "ase % estado "ísico( Me8clas Fomo!;neas % Fetero!;neas( Las disoluciones como me8clas Fomo!;neas en "ase lí+uida( Soluto % sol#ente( Sol#atacin, % el por+u; del límite de solubilidad: dependencia de la solubilidad con la temperatura( Di"erencia entre disolucin % dilucin( Unidades de concentracin Gmm, Gm#, G##, partes por milln , molaridad, molalidad: "raccin molar % su aplicacin en !ases( Intercon#ersin de unidades( Preparacin de disoluciones % diluciones( Descripcin del material de #idrio a utili8ar en un laboratorio para la preparacin de soluciones % los pasos a se!uir( UNIDAD &# Estructura At+mica * Mo%ecu%ar )EMA 2( Introducci+n a %a estructura a t+mica# 0ecuento de los di"erentes modelos atmicos % propuestas sobre la estructura de la materia El modelo de )Fomson( El modelo de 0utFer"ord % la naturale8a nuclear del .tomo( Planc=, Einstein % la cuanti8acin de la ener!ía( El modelo cu.ntico de oFr( La dualidad ondapartícula de De ro!lie, el Principio de Incertidumbre de Heisenber! % la Ecuacin de ScFrdin!er( rbitales atmicos % n?meros cu.nticos n, l, m l % ms( Con"i!uraciones electrnicas Principio de e6clusin de Pauli, re!la de Hund, % Principio de Au"bau( )EMA 3( La a/%a peri+dica# Dbereiner, -eJlands, CFancourtois( La )abla de Mendele$e# % Me%er( La )abla Peridica moderna % las nue#as propuestas( Principales propiedades peridicas radio atmico, ener!ía de ioni8acin( Conceptos de a"inidad electrnica % electrone!ati#idad( )endencias !enerales de las propiedades +uímicas de los elementos( 9ormas de di#idir la )abla Peridica @rupos principales: blo+ues s, p, d, ": metales, nometales, metaloides( )EMA 4( En%aces )uímicos# Enlaces Intramoleculares Concepto de enlace( )ipos de enlaces inico, co#alente % met.lico( )ipos de enlaces +ue "ormarían dos elementos cuales+uiera se!?n su posicin en la tabla( 0e#isin del concepto de Electrone!ati#idad( Polaridad de los enlaces( Estructuras de LeJis % la 0e!la del cteto( 9orma espacial de las mol;culas )eoría de la 0epulsin de los Pares de Electrones de la Capa de Valencia( Enlaces Intermoleculares 9uer8as de #an der Kaals Puentes de Fidr!eno, interacciones dipolodipolo, "uer8as de dispersin de London( Interacciones in dipolo % re#isin del "enmeno de sol#atacin en soluciones )EMA 5( Reacciones de 01ido2Reducci+n 3RedO14 Estado o n?mero de o6idacin( Di"erencia entre #alencia % estado de o6idacin( Conceptos de o6idacin % reduccin( A!ente o6idante % a!ente reductor( Concepto de semiecuacin( alanceo de ecuaciones 0ed6 por el m;todo del inelectrn( UNIDAD '# Gases( Lí)uidos * S+%idos )EMA '7( E% Estado Gaseoso# 0e#isin de las di"erencias % similitudes entre los estados slido, lí+uido % !aseoso( Comportamiento % características de los !ases( Características( Concepto de !as ideal % de !as real( Los e6perimentos de o%le % Mariotte % la relacin presin#olumen( @a%Lussac, la Fiptesis % Le% de A#o!adro % la relacin cantidad #olumen( La Le% de CFarles, la modi"icacin de Lord el#in % el concepto de temperatura absoluta( La ecuacin de estado de los !ases ideales( Condiciones( )eoría cin;tica de los !ases( Postulados, deducciones, #elocidades moleculares, distribucin( Ener!ía cin;tica % su relacin con la temperatura( Comparacin de resultados tericos con e6perimentales( Le% de di"usin % e"usin de @0AHAM, concepto de di"usin % e"usin( )EMA ''( Me5c%as de !ases * reacciones en est ado !aseoso# Le% de las presiones parciales de Dalton( 0eacciones en estado !aseoso( 0ecoleccin de !ases sobre a!ua( Des#iacin del comportamiento ideal !ases reales )EMA '*( Introducci+n a% estado %í)uido Características de las disoluciones( )ipos de enlaces predominantes( E+uilibrio lí+uido#apor, e#aporacin( Propiedades !enerales de los lí+uidos presin de #apor, punto de ebullicin % con!elacin( )EMA '( Cam/ios de $ase Enlaces en los cambios de "ase( Dia!ramas de 9ase % procesos in#olucrados( Interpretacin del dia!rama(

Cambios ener!;ticos, t;rmicos % de presin( E$emplos a!ua, di6ido de carbono, %odo( )EMA '/( Diso%uciones Idea%es De"inicin( Le% de 0aoult( Aplicaciones( Disolucin de solutos no #ol.tiles( Propiedades coli!ati#as descenso de la presin de #apor, aumento del punto de ebullicin, descenso del punto de con!elacin, presin osmtica(

UNIDAD I $undamentos de )uímica

ema "# Ci,ras si!ni,icati6as

G%osario A%)uimia# La al+uimia es una anti!ua pr.ctica protocientí"ica % una disciplina "ilos"ica +ue combina elementos de la +uímica, la metalur!ia, la "ísica, la medicina, la astrolo!ía, la semitica, el misticismo, el espiritualismo % el arte( MucFos a"irman +ue la e6presin actual, le!ada directamente por los .rabes, puede ser di#idida en dos partes el artículo al % el t;rmino cFemia +ue si!ni"ica tierra o suelo ne!ro( Se!?n esta Fiptesis, los musulmanes se re"erían a las oscuras tierras de E!ipto donde Fabrían aprendido los primeros secretos de la misteriosa ciencia( scientiaRconocimientoR> es un m;todo de in#esti!acin usado principalmente en la produccin de conocimiento en las ciencias( El m;todo cientí"ico es un proceso destinado a e6plicar "enmenos, establecer relaciones entre los FecFos % enunciar le%es +ue e6pli+uen los "enmenos "ísicos del mundo % permitan obtener, con estos conocimientos, aplicaciones ?tiles al Fombre( Partes de% m7todo cientí,ico( Observación: es una acti#idad reali8ada por un ser #i#o , +ue detecta % asimila la in"ormacin de un FecFo, o el re!istro de los datos utili8ando los sentidos como instrumentos principales( El t;rmino tambi;n puede re"erirse a cual+uier dato reco!ido durante esta acti#idad( Inducción8 la accin % e"ecto de e6traer, a partir de determinadas obser#aciones o e6periencias particulares, el principio particular de cada una de ellas( Hipótesis8 es una proposicin aceptable +ue Fa sido "ormulada a tra#;s de la recoleccin de in"ormacin % datos, aun+ue no est; con"irmada sir#e para responder de "orma tentati#a a un problema con base cientí"ica( Experimentación8 consiste en el estudio de un "enmeno, reproducido !eneralmente en un laboratorio repetidas #eces en las condiciones particulares de estudio +ue interesan, eliminando o introduciendo a+uellas #ariables +ue puedan in"luir en ;l( Se entiende por #ariable todo a+uello +ue pueda causar cambios en los productos de un e6perimento % se distin!ue entre #ariable ?nico, con$unto o microscpico( Antítesis describe en !eneral una contra"airmación a una proposicin ( Conclusión8 es una proposicin al "inal de un ar!umento, lue!o de las premisas( Porcenta9e# Un porcenta$e es una "orma de e6presar un n?mero como una "raccin de '77 ( Es a menudo denotado utili8ando el si!no porcenta$e G, +ue se debe escribir inmediatamente despu;s del n?mero al +ue se re"iere, sin de$ar espacio de separacin( >, +ue si!ni"ica tierra> a la ciencia +ue Química# Se denomina +uímica
!eneral, unidad de medida toma su #alor a partirse de un patrn ocomo de unaunidades composicin de otras de"inidasuna pre#iamente( Las primeras unidades conocen b.sicas o unidades de base <"undamentales>, mientras +ue las se!undas se llaman unidades deri#adas( Un con$unto de unidades de medida en el +ue nin!una ma!nitud ten!a m.s de una unidad asociada es denominado sistema de unidades(

Ci,ras si!ni,icati6as Las ci"ras si!ni"icati#as son los dí!itos de un n?mero +ue consideramos no nulos(

Norma Son si!ni"icati#os todos los dí!itos distintos de cero(

E9emp%o :;&' tiene cuatro ci"ras si!ni"icati#as

Los ceros situados entre dos ci"ras si!ni"icati#as son si!ni"icati#os(

"<= tiene tres ci"ras si!ni"icati#as

Los ceros a la i8+uierda de la primera ci"ra si!ni"icati#a no lo son(

<(<<= tiene una ci"ra si!ni"icati#a

Para n?meros ma%ores +ue ', los ceros a la derecFa de la coma :(<< tiene tres ci"ras si!ni"icati#as son si!ni"icati#os( Para n?meros sin coma decimal, los ceros posteriores a la ?ltima ; > "<& tiene una ci"ra si!ni"icati#a ci"ra distinta de cero pueden o no considerarse si!ni"icati#os( Así, ;(< > "<& tiene dos ci"ras si!ni"icati#as para el n?mero 37 podríamos considerar una o dos ci"ras si!ni"icati#as( Esta ambi!Wedad se e#ita utili8ando la notacin cientí"ica( Son ci"ras si!ni"icati#as todos a+uellos dí!itos +ue pueden leerse directamente del aparato de medicin utili8ado, tienen un si!ni"icado real o aportan al!una in"ormacin, son dí!itos +ue se conocen con se!uridad ( Cuando uno Face ciertos c.lculos, las ci"ras si!ni"icati#as se deben escribir de acuerdo a la incertidumbre del instrumento de medicin(

Situaciones particu%ares  Cuando las ci"ras no tienen sentido( La medida *,7/32 =! obtenida con una balan8a con resolucin de 7,777' =!, tiene cinco ci"ras si!ni"icati#as *,7,/ 3 % 2( El , no puede leerse en esta balan8a % por consi!uiente no tiene sentido(  El punto decimal( Cuando tenemos +ue ,3'/ m  3,'/ dm  3',/ cm  3'/ mm, en todos los casos Fa% / ci"ras si!ni"icati#as( La posicin del punto decimal es independiente de ellas(

Re!%as  -?meros di"erentes de cero como ci"ras si!ni"icati#as( Cual+uier dí!ito distinto de cero es si!ni"icati#o( E$emplo 1'mm tiene tres ci"ras si!ni"icati#as ''*/! tiene cuatro ci"ras si!ni"icati#as  El cero como ci"ra si!ni"icati#a( Los ceros utili8ados para posicionar la coma , no son ci"ras si!ni"icati#as( E$emplo 7,7715, tres ci"ras si!ni"icati#as ,3'/ m  7,773'/ =m  ,3'/ 6'7 =m )omando en cuenta la se!unda i!ualdad se #e +ue el n?mero de c(s es / % los ceros a!re!ados no cuentan

comoceros c(s situados entre dí!itos distintos de cero son si!ni"icati#os Los E$emplo 7'mm tiene tres ci"ras si!ni"icati#as '77/! tiene cuatro ci"ras si!ni"icati#as Si un n?mero es ma%or +ue la unidad, todos los ceros escritos a la derecFa de la coma decimal cuentan como ci"ras si!ni"icati#as E$emplo ,17'm tiene cuatro ci"ras si!ni"icati#as 5,717! tiene cuatro ci"ras si!ni"icati#as

Para n?meros sin coma decimal, los ceros ubicados despu;s del ?ltimo dí!ito distinto de cero pueden ser o no ci"ras si!ni"icati#as( E$emplo Así *777 cm puede tener * ci"ras si!ni"icati#as <*, 6 '7 />,  ci"ras si!ni"icati#as <*,7 6 '7 />  / ci"ras si!ni"icati#as <*,77 6 '7 />( Sería m.s correcto indicar el error, por e$emplo *777 ± ' <1 ci"ras si!ni"icati#as>

Redondeo en n?meros Es mu% com?n +ue en cocientes como por e$emplo '7 o '2 o en n?meros irracionales como son π o e, se ten!a un sin n?mero de ci"ras decimales( En estos casos, el redondeo se e"ect?a usando los si!uientes criterios a( Si el dí!ito +ue si!ue a la derecFa de la ?ltima ci"ra si!ni"icati#a es menor +ue cinco, simplemente se suprime ;ste % todos los dem.s +ue le si!a, e$emplo, si se trata de redondear a d;cimas 3,4 < c(s> redondeado, da 3,4 <* c(s> '*,1/4 c(s> redondeado, da '*,1 < c(s> b( Si lo +ue si!ue a la derecFa de la ?ltima ci"ra si!ni"icati#a es ma%or +ue cinco, la ?ltima ci"ra si!ni"icati#a crece una unidad( E$emplo si se trata de redondear a mil;simas ,/413 < 1 c(s> redondeado, da ,/42 2,'553 c(s> redondeado, da 2,*77 c( Si la ci"ra +ue si!ue a la +ue se +uiere redondear es precisamente cinco, la ci"ra redondeada sube una unidad si es impar, % se conser#a suprimiendo el cinco, si es par( E$emplo si la ?ltima ci"ra si!ni"icati#a es la de las cent;simas( ',/:1 redondeado, da ',/4 /1,'1 redondeado, da /1,/ par impar

Operaciones con ci,ras si!ni,icati6as #$ma % resta con ciras si&niicati'as

El resultado se e6presa con el menor n?mero de ci"ras decimales( Si se +uieren sumar una medida con mil;simas a otras dos con cent;simas % d;cimas, el resultado deber. e6presarse en d;cimas( E$emplo *2,7 X',/41 7,5 Menor n?mero de ci"ras decimales <'c(d> *4,/'1 12, 47 El resultado redondeado sería 12,4 <' ci"ra decimal> ($)tip)icación % *i'isión con ciras si&niicati'as

Si se tiene un +ue producto di"erentes ci"ras entonces el resultado redondeado obedecer. a a+uella medida ten!acon el menor n?mero de si!ni"icati#as, ci"ras si!ni"icati#as *,171/ 6 *,*7 Menor n?mero de ci"ras si!ni"icati#as <> 3',1''44 El resultado redondeado es 3',1 < c(s> Al di#idir /,147 ÷ 7(3*  '*(''4*4 El resultado redondeado +ue se reporta es '*, < c(s>

$actores de con6ersi+n In,ormaci+n t7cnica operaciones aritm;ticas b.sicas X m.s o suma *X13  i!ual a o mismo #alor a'  menos o resta 2/* Y6 multiplicacin di#isin <> par;ntesis <>Z cuadrado <>[ cubo ab si!ni"ica una di#isin ∆

M?%tip%os

E$emplo

2* 6Y /*  4 <3*> X /  1 X /  5 <>Z  Z   6   5 <>[  [   6  6   *3 Si a  4 % b  *, ab  4*  4 Y *  / ∆)  di"erencia de temperaturas

Para determinar cual+uier "actor de con#ersin, donde inter#ienen dos o m.s unidades, el procedimiento es mu% simple: por e$emplo, el "actor para con#ertir m =! a "tlib, el cual es '2,7''4/3, se determina de la si!uiente manera

E9ercicios resue%tos

'( De un blo+ue de barro de 4 cm de arista( \Cu.ntas es"eras de ',1 cm de di.metro pueden Facerse] Solucin Primero calculamos el #olumen del blo+ue de barro <+ue no es nada m.s +ue la arista al cubo>, lue!o este ser. el #olumen total +ue tendremos para "abricar las es"eras( #b  <4 cm>  1'* cm AFora calculamos el #olumen de una es"era de di.metro de ',1 πD π<',1 cm> v    ',33 cm 2 2 9inalmente se tiene +ue 'es"era ês"eras  1'* cm 6  *45,*2 es"eras ',33cm *( Un colibrí adulto tiene un peso promedio de ,* !, mientras +ue un cndor de cali"ornia tiene un peso de *'lb( \Cu.ntas #eces es m.s pesado el cndor +ue el colibrí] Datos ,* ! peso del colibrí peso cndor  *' lb Con#ersiones (*! a lb(

' =! *,' lb 3,7/ ,* !  '777 !  ' !  '77  7,7737/ lb

*' lb  7(7737/ lb *7(55*52 lbs 0espuesta El cndor pesa *7(55*52lbs m.s +ue el colibrí ( Determine la cantidad de =! de a!ua +ue se utili8aron en determinado proceso, si al calentar la muestra de a!ua de *7 !rados C a 37 !rados C se absorbieron ',36'7/ & de ener!ía( Sabiendo +ue E m ∆t Datos )i  *7 C: )"  37 C: E  ',36'7/ &: calor especí"ico  /,'4/&! C ',36'7/ & m <37 C  *7 C> de manera +ue m ser.

m  4',* !

/( E6presar 1(2 días a microse!undo

*/F 27min 27se! 'micro se! '' 6 micro se! 1,2 días x ' día 6 'F 6 'min 6 7,777777 se! /,44/ 6 '7 micro se! 1( E6presar ',1 libra a centi!ramos 6 centi!ramos  ',1 lb 6

7,/115 ! '777 ! ' c! ' lb 6 ' ! 6 7,7' !  2474,42 c!

2( E6presar 4,12 millas a pul!adas(

1*45 pies '* pul! ' milla 6 ' pie  11*11'24 pul! 3( Determine el n?mero de ci"ras si!ni"icati#as de las si!uientes mediciones a> /34 cm, b> 2,7' !, c> 7(4*1 m, d> 7,7/ =!, e> ','7 6 '7'* .tomos % "> 3777 mL 6 pul!adas  4,12 millas 6

Se si!uen las re!las para la determinacin de las ci"ras si!ni"icati#as( Por lo tanto las respuestas son a> , b> , c> , d> *, e> / % "> /( 4( E"ect?e las si!uientes operaciones aritm;ticas a> ''*1/,' ! X 7,'54 !, b> 22,15 L  ,'' L, c> 4,'2 m 6 1,'11, d> 7,7'1/ =!÷ 44, mL, e> *,2/ 6 '7 cm X ,*3 6 '7* cm( En la adicin % la sustraccin, el n?mero de decimales de la respuesta est. determinado por el n?mero +ue ten!a el menor n?mero de decimales( En la multiplicacin % la di#isin, las ci"ras si!ni"icati#as est.n determinadas por el n?mero +ue ten!a la menor cantidad de ci"ras si!ni"icati#as( a> ''*1/,' ! X 7,'54 ! ''*1/,*54 !

aFora se redondea % la respuesta es ''*1/, !

b> 22,15 L _ ,'' L 2,/33

aFora se redondea % la respuesta es 2,/4 L

c> 4,'2 m 6 1,'11 /',57124

aFora se redondea % la respuesta es /',5 m

7,7'1/ =! =! d> 44, mL  7,777'3//71/2 ml aFora se redondea a 7,777'3/ =!mL

e> Primero se cambia ,*3 6 '7 * cm a 7,*3 6 '7 cm, lue!o se e"ect?a la operacin <7,*3 X *,2/> 6 '7 donde la respuesta ser. *,53 6 '7 cm 5( Se desea obtener una muestra de 31 ! de cloruro de sodio por e#aporacin Fasta

se+uedad de a!ua de mar +ue contiene ,1G en masa de cloruro de sodio( \Cu.ntos litros de a!ua de mar deber.n ser utili8ados]( Supon!a +ue la densidad del a!ua de mar es ',7 !mL( Para con#ertir los !ramos de cloruro de sodio en !ramos de a!ua de mar, necesitamos un "actor de con#ersin( Adem.s necesitamos con#ertir ;stos !ramos de a!ua de mar en mL de a!ua de mar, para "inalmente lle#arlos a litros de a!ua de mar( '77 ! a!ua de mar 'mL a!ua de mar ' L a!ua de mar ] L a!ua de mar  31 ! cloruro de sodio 6 ,1 ! cloruro de sodio  ',7 ! a!ua de mar  '777 mL a!ua de mar

La respuesta ser. entonces *,' L de a!ua de mar

Pro/%emas A# Proporciones * porcenta9es '('( Una lata de re"resco contiene 11 mL, cu.ntas latas es necesario abrir para poder llenar 1 #asos de *77 mL( Solucin  latas '(*( A principios del aò *773 se disminu% el Impuesto al Valor A!re!ado desde '/ G Fasta 5SiG(un $u!o costaba Solucins( s( *417, *3*1 antes de la aplicacin de la medida, \cu.nto debería costar lue!o de la aplicacin]( '(( Un comerciante especulador est. !anando el *17 G por encima del costo de su mercancía( Si #ende un bien en s(9( *'7,77, \cu.nto le cost inicialmente]( Solucin s9( 27 '(/( La eti+ueta de un cFocolate li!ero de circulacin nacional anuncia +ue el mismo contiene '2 ! de carboFidratos % '' ! de !rasas totales en una racin de 7 !(\Qu; porcenta$e del cFocolate no es ni carboFidrat o ni !rasa]( Solucin '7G '(1( Diana, la Fermana ma%or, mide ','* #eces lo +ue mide su Fermana Luisa, +uien es el doble de alta +ue su Fermanito @abriel, +ue acaba denacer % mide tan solo medio metro de altura( \Cu.nto mide Diana]( Solucin *,'*m '(2( Si a es / #eces b % c es * #eces b, \cu.ntas #eces c es a]( Solucin * > 2 mm '(3( Se sabe +ue ' cm <' cc> es e+ui#alente a ' mL( \Cu.ntos mm Fa% en ' L]( Solucin 'L  ' 6 '7 '(4( Una pelota de "?tbol tiene un di.metro de unos 7 cm, mientras +ue una de tenis tiene un di.metro de unos 3 cm( Si el #olumen de una es"era es/ π r, \cu.ntas #eces m.s #oluminosa es una pelota de "?tbol +ue una de tenis]( Solucin /5, #eces '(5( Andr;s % suno#ia Carla suelen ir atrotar los $ue#es en latarde( Comien8an $untos en laentrada del par+ue, pero como Andr;s es lento, CarlaFace tres #ueltas por cada dos+ue completa ;l( Han acordado +ue al coincidir en la entrada de nue#oterminar.n de trotar(\Cu.ntas #ueltas da Andr;s entotal]( Solucin *#ueltas '('7( La compa`ía de telecomunicaciones Startronic C(A( entr al mercado de capitales con un total de '7(777 acciones, delas cuales 1*G pertenecían inicialmente alEstado( Un tercio de las acciones restantes "ueron o"ertadas en la olsa de Valores de Caracas, en donde la empresa transnacional apitalistiscFMuttersind <M> ad+uiri la mitad de la o"erta, los in#ersionistas particulares ad+uirieron un cuarto % el Estado ad+uiri el cuarto restante( Los otros dos ercios t de las accionesno poseídas inicialmente por el Estado "ueron repartidos entre los traba$adores de la empresa( \Cu.ntas acciones tiene cada !rupo]( Solucin estado 1277:

M477: In#ersionistasparticulares /77:)raba$adores *77( '(''( \Cu.ntos panes de a locFa podía comprarse con s( *1] <' locFa  '*,1 >( Solucin *77 panes de a locFa '('*( Dos trenes #ia$an en direcciones opuestas acerc.ndose uno al otro, el primero de ellos a /7 =mF % el otro a 27 =mF( Si la estacin de partida del primer tren estab a a *77 =m de la del se!undo, \cu.nto tiempo tardar.n en encontrarse % a +u; distancia de la se!unda estacin lo Far.n]( Solucin *F: '*7 =m de la estacin ( ( Si miel a!ua de mar tiene un '('( El #olumen de a!ua de mar en la )ierra es de apro6imadamente 7777777 ,1G de masa de cloruro de sodio % una densidad de ',7 !mL( \Cu.l es la masa apro6imada de cloruro de 2 ton sodio, e6presada en toneladas, disuelt a en el a!ua de mar en la )ierra <'ton  *777 lb>(Solucin 1,1 6 '7 especi"ica por su n?mero de calibrado dealambre americano( '('/( El di.metro del alambre met.lico, a menudo se Un alambre de calibre '2 tiene un di.metro de 7,7174* in( \Qu; lon!itud de alambre, en metros, Fa% en un ( carrete de calibre '2]( La densidad delcobre es 4,5* !cm Solucin 4,4 m '('1( Una #elocidad típica de depsito del pol#o del aire no contaminado es de '7 ton por milla cuadrada % por mes( a> \Cu.l es la llu#ia de pol#o, e6presada en mili!ramos por metro cuadrado % por Fora]( b> , \cu.nto tiempo tardar. en acumularse una capa de pol#o de ' Si el pol#o tiene una densidad media de * !cm * F' : b> /2,2 aòs o 17 aòs mm de espesor](Solucin a> /,5 m! m '('2( Un termmetro 9aFrenFei t % otro Celsius se introducen en el mismo medio( \A +u; temperatura eClsius, corresponde una lectura num;rica enel termmetro 9aFrenFeit](

a> b> c> d>

\I!ual a la del termmetro Celsius] \Doble de latemperatura del termmetro Celsius] \Una octa#a parte de la deltermmetro Celsius] \77  m.s alta +ue la del termmetro Celsius](

Solucin a> /7 C, b> '27 C, c> '5,' C % d> 1 C( '('3( En el distrito re!ional de Vancou#er, se lora el a!ua potable de la re!in en una proporcin de 'ppm, es decir, ' =ilo!ramo de cloro por milln de =ilo!ramos de a!ua( El cloro se aàde en "orma de Fipoclorito de sodio, +ue tiene /3,2* G de cloro( Lapoblacin de este distrito es de ',4millones de personas( Si cada persona utili8a 317 L / =! deben aàdirse al a!ua cada semana para tener el ni#el de a!ua por día( \Cu.ntos =ilo!ram os de*,7Fipoclorito re+uerido de cloro de 'ppm](Solucin 6 '7

B# Ci,ras si!ni,icati6as '('4( \Cu.ntas ci"ras si!ni"icati#as tienen las si!uientes cantidades obtenidas en mediciones e6perimentales] N@ ci,ras si!ni,icati6as

7,77/ /,777 /,777 7,7/77 7,/ /

N@ ci,ras si!ni,icati6as

3413,71 *,7' 7,77/7 ,7'  '7 '777 <]> '77'

'('5( 0edondea las si!uientes cantidades se!?n el n?mero de ci"ras si!ni"icati#as , indicados en la columna central(

7,/4;15 7,7/7/7/7/ ,'/'15*21 15,513//'/ 15,513//'/ 7,7'2222222

N@ de C#S#

Resu%tado

/ /  /  1

7,/44

N@ de C#S#

7,7777'77' ,4'7'* /,*3/ /,*31 /,*32 /,*41

Resu%tado

*     

'(*7( 0edondea los resultados de las si!uientes operaciones ?meros an con tres ci"ras si!ni"icati#as , !ui.ndote por el e$emplo

Resu%tado Con tres C#S# ',71  '3,7 7,72'32/37144 7,72'4 37  ''7 *1/,5  * 1,54  5,'2 '1,5  337

Resu%tado 5/4,  7,'3 7,51  '5 ',  7,3/1 7,5'*  /,12   '5

Con tres C#S#

ema &# Este)uiometría

G%osario Atomo# Es el blo+ue b.sico en la construccin de la materia( El n?mero conocido actualmente de .tomos di"erentes es de ''4( Un elemento +uímico est. "ormado por un solo tipo de .tomos % un compuesto +uímico por dos o m.s tipos di"erentes de .tomos( Este)uiometría# Se re"iere a las medidas % relaciones cuantitati#as entre las sustancias % las me8clas de inter;s en +uímica( $+rmu%a condensada# Es una representacin simpli"icada de una "rmula estructural( $+rmu%a desarro%%ada# Es una "rmula en la +ue se indica los .tomos de una mol;cula +ue est.n unidos entre sí, % el tipo de enlace, simple, doble o triple, +ue Fa% entre ellos( $+rmu%a empírica# Es la "rmula +uímica m.s sencilla +ue se puede escribirse para un compuesto, es decir, +ue tiene los subíndices enteros m.s pe+ueòs posibles( $+rmu%a )uímica# 0epresenta los n?meros relati#os de los .tomos de cada tipo en una sustancia mediante símbolos % subíndices num;ricos( $+rmu%a mo%ecu%ar# Es la "rmula +ue indica los n?meros de .tomos distintos presentes en una mol;cula( La "rmula molecular coincide a #eces con la "rmula empírica: otras #eces es un m?ltiplo entero de esta "rmula( Materia# Materia es todo a+uello +ue ocupa un lu!ar en el espacio, tiene una ener!ía medible % est. su$eto a cambios en el tiempo % a interacciones con aparatos de medida( Masa# Describe la cantidad de materia +ue contiene un ob$eto Masa at+mica 3peso4# La masa atmica de un elemento es la media ponderada de las masas isotpicas de acuerdo con las abundancias naturales de los istopos del elemento( La masa atmica se e6presa con relacin al #alor de e6actamente '* u para un .tomo de carbono '*( Masa ,+rmu%a# Es la masa de una unidad "rmula de un compuesto, relati#a a la masa de e6actamente '* u para el carbono '*( Masa mo%ecu%ar# Es la masa de una mol;cula relati#a a la masa e6actamente '* u para el carbono '*( Masa mo%ar 3M4# Es la masa de un mol de .tomos, unidades "rmula o mol;culas de una sustancia( Mo%# Es una cantidad de sustancia +ue contiene <2,7**'/ 6 '7*> .tomos, unidades "rmula o mol;culas( Mo%7cu%a# Es un !rupo de .tomos enla8ados +ue se mantienen unidos por enlaces co#alentes % e6iste como una entidad aparte( Una mol;cula es la entidad m.s pe+ueà con las proporciones características de los .tomos constitu%entes presentes en una sustancia( Le* de conser6aci+n de %a masa#Establece +ue la masa total de los productos de una reaccin +uímica es la misma +ue la masa total de los reacti#os +ue inter#ienen en la reaccin( Le* de conser6aci+n de %a ener!ía#Establece +ue la ener!ía ni se crea ni se destru%e en los procesos ordinarios( Le* de Proust 3Le* de %as proporciones de,inidas4# Establece +ue todas las muestras de un compuesto tienen la misma composicin, es decir, las mismas proporciones de las masas de los elementos constitu%entes( Le* de Daton 3Le* de %as proporciones m?%tip%es4# Establece +ue si dos elementos "orman m.s de un compuesto, las masas de uno de los elementos +ue se combinan con una masa "i$a del se!undo en compuestos distintos, est.n en ra8n de n?meros enteros sencillos( Le* de Ga*2Lussac 3Le* de %os 6o%?menes de com/inaci+n4#Establece +ue, si se comparan en las mismas condiciones de presin % temperatura los #ol?menes de los !ases +ue inter#ienen en una reaccin, se obtienen relaciones de n?meros enteros pe+ueòs( Le* de A6o!adro 3ip+tesis4# Establece +ue a temperatura % presin constante, el #olumen de un

!as es directamente proporcional a la cantidad de !as, % +ue #ol?menes i!uales de di"erentes !ases, comparados en condiciones id;nticas de temperaturas % presin, contienen el mismo n?mero de mol;culas( Reacti6o %imite# En una reaccin es el reacti#o +ue se consume por completo( La cantidad de producto o productos "ormados depende de la cantidad de reacti#o limitante( Unidad de masa at+mica 3u + uma4#Se utili8a para e6presarlas masas de .tomos indi#iduales( Una unidad u es ''* de la masa de un .tomo de carbono '*( Unidad ,+rmu%a# Es el con$unto menor de .tomos o iones con el +ue puede establecerse la "rmula empírica de un compuesto(


A# Le*es pondera%es '( Una muestra de 7,/11 ! de ma!nesio se +uema en presencia de *,'1 ! de !as o6í!eno( El ?nico producto es 6ido de ma!nesio( Despu;s de la reaccin no +ueda ma!nesio, % la masa de o6í!eno sin reaccionar es *,7'1 !( \Qu; masa de 6ido de ma!nesio se produce]( La masa total no cambiaLe* < de %a conser6aci+n de %a masa > Masa antes de la reaccin  7,/11 ! M! X *,'/ ! de   *,337 ! Masa despu;s de la reaccin  ] ! o6ido ma!nesio X *,7'1 ! de   *,337 !  ! 6ido de ma!nesio  *,337 ! _ *,7'1  7,311 ! *( Una muestra de 7,'77 ! de ma!nesio, se combina con o6í!eno, obteni;ndose 7,'22 ! de 6ido de ma!nesio( Una se!unda muestra de ma!nesio con una masa de 7,'// ! tambi;n se combina con o6í!eno( \Qu; masa de 6ido de ma!nesio se obtiene a partir de esta se!unda muestra]( En este problema se ilustra la Le% de las proporciones de Proust Utilicemos los datos del primer e6perimento para establecer la proporcin de ma!nesio en el 6ido de ma!nesio( 7,'77 de ma!nesio 7,'22 ! 6ido ma!nesio Esta proporcin deber ser la misma en todas las muestras( bs;r#ese +ue la se!unda muestra debemos in#ertir el "actor antes de utili8arlo, por+ue Fa% +ue con#ertir la masa de ma!nesio en masa de 6idode ma!nesio( 7,'22 de 6ido de ma!nesio 6 7,'// ! ma!nesio 7,*5 ! de 6ido de ma!nesio 7,'77 ! ma!nesio Comprobacin obser#e +ue el "actor de con#ersin debe ser ma%or +ue la unidad por+ue la masa de 6ido de ma!nesio debe ser ma%or +ue la masa de ma!nesio( Si el "actor se Fubiera in#ertido por error, la masa de 6ido de ma!nesio Fubiera sido solamente 7,7423 !, +ue es un resultado imposible(

( El an.lisis de una me8cla de mon6ido % di6ido de carbono dio un ,*4G de carbono( Determinar la composicin de esta me8cla de !ases( 0esolucin Dado +ue nos dan el dato ,*4G de carbono, #amos partir a de una muestra de '77!(, en la cual tendremos, por tanto, ,*4G de carbono % el resto '77  ,*4  22,3* ! es o6í!eno( Puesto +ue la masatotal de la muestra esde '77 !, tambi;n sumar.n '77 !las cantidades de C %de * C*, de este modo, si llamamos Ta !ramos  a la cantidad deC +ue tenemos,la cantidad de C ser.  <'77  a> !ramos( La cantidad total de carbono +ue tenemos <,*4 !> estar. repartida entre el C %*, elteniendo C en cuenta +ue en un mol de C <*4 !> Fa% un .tomo!ramo <'* !> de Carbono % +ue en un mol* de Fa% '* !ramos de carbono, tendremos '* Cantidad de carbono en Ta!ramos de Cser. *4  '* Así la cantidad de carbono en '77 _a !ramos de C ser.  // <'77a> '* '* Lue!o *4  X <'77a>  ,*4 de a+uí resol#emos laecuacin% determinamos el #alor de a, en este // caso a  4,11 ! de C, por lo tanto la composicin de la muestra ser. 4,11G de C % el resto +ue ser. '77 _ 4,11 2',/1G de C *(

/( Si */ ! de ma!nesio se combinan e6actamente con '2 ! de o6í!eno para "ormar 6ido de ma!nesio, a> \cu.ntos !ramos de 6ido se Fabr.n b> a se partir de 2en! cada de ma!nesio o6í!eno se combinar.n] Especi"i+ue +ue"ormado]: Le% ponderal aplica caso( \cu.ntos !ramos de a> De acuerdo con la Le% de La#oisier o de conser#acin de la masa, si reaccionan e6actamente esas cantidades, la masadel producto +uese "ormaser. lasuma de las masas delos dosreacti#os */ X '2  /7 !( b> De acuerdo con lo establecido en el apartado anterior, sabemos +ue se combinan e6actamente */ ! de M! con '2 de , por lo +ue de acuerdo con la Le% de Proust o de las proporciones de"inidas, ambos elementos se combinar.n siempre en esa proporcin, % así

-

/,2*

1( En el amoniaco el nitr!eno % el Fidr!eno se encuentran en la relacin  ' ( Hallar la cantidad H de amoniaco +ue podr. obtenerse a partir de *,43 ! de Fidr!eno( Se trata de una aplicacin directa de la Le% de Proust o de las proporciones de"inidas TCuando se combinan dos elementos para dar un determinado compuesto, lo Facen en una relacin en peso constante Por tanto, #amos a calcular la cantidad de nitr!eno +ue se combinar. con esos *,43 ! de Fidr!eno, teniendo en cuenta +ue se Fa de mantener la proporcin +ue nos dan

- /,2*  ' H - /,2*  ' *,43 Despe$amos del #alor de los !ramos de -  *,43 6 /,2*  ',*5 ! de -itr!eno Aplicando aFora la le% de La#oisier o de conser#acin de la masa TEn una reaccin +uímica la masa de los reacti#os Fa de ser i!ual a la masa de los productos de la reaccin, se deduce +ue la cantidad +ue de -H se "ormar. ser. la suma de las masas de Hidr!eno % -itr!eno +ue reaccionan Masa de -H  *,43 X ',*5  '2,'2 ! de -H  se "ormar.n B# Concepto de mo%

'( El cianuro de Fidr!eno, HC-, es un lí+uido incoloro, #ol.til, con el olor de ciertos Fuesos de "rutas ( El compuesto es sumamente #enenoso( \Cu.ntas mol;culas Fa% en 12 m! de HC-, la dosis t6ica promedio](

*( \Cu.ntos moles de Fierro, 9e, contienen *1,7 ! ed este metal] Dato M9e 11,41 0espuesta Para calcular la cantidad de materia contenida en *1,7 ! de Fierro, debemos tener presente la si!uiente relacin

Donde M corresponde a la masa molar del elemento % -A es n?mero de A#o!adro( Por lo tanto

Entonces, la cantidad de materia contenida en *1 ! de Fierro es 7,//4 de este metal( ( \Cu.ntos .tomos de ma!nesio est.n contenidos en 1,7 ! de ma!nesio] MM!  */,' 0espuesta Para calcular la cantidad de partículas, .tomos, contenidos en 1,7 ! de ma!nesio, se debe tener presente siempre la si!uiente relacin

así

De este modo, la cantidad de partículas elementales contenidas en 1,7 ! de ma!nesio es ',*/ 6 '7* .tomos de este metal(

C# Composici+n porcentua%( ,ormu%a empírica * ,ormu%a mo%ecu%ar '( El o6í!eno !aseoso reacciona con a8u"re en pol#o, para producir 6ido de a8u"re , S ( Para obtener ',7 mol de S , es necesario +ue reaccionen *,73 ! de a8u"re con /4 ! de o6í!eno para "ormar 47,73 ! de S S +ue la ( Se!?n estos datos, calcule la composicin porcentual del , sabiendo masa molar del compuesto es 47,73 ( 0espuesta Para calcular la composicin porcentual del,S Facemos la si!uiente relacin Composicin porcentual del a8u"re

Composicin porcentual del o6í!eno

Entonces, la composicin porcentual o ponderal del es, S un /7,71 G de a8u"re % un 15,51 G de o6í!eno( *( Calcule la composicin porcentual de*S H /, sabiendo +ue su masa molar es 54,75 ( 0espuesta Para calcular la composicin porcentual o ponderal de una sustancia, debemos saber primero las relaciones de masa de los elementos +ue "orman esta sustancia( De esta "orma, tenemos lo si!uiente

Entonces, para calcular la composicin porcentual de cada elemento, Facemos las si!uientes relaciones Composicin porcentual del Fidr!eno

Composicin porcentual del a8u"re

Composicin porcentual del o6í!eno

Entonces, la composicin porcentual o ponderal del H*S/ es *,72 G de Fidr!eno, un *,25 G de a8u"re % un 21,*1 G de o6í!eno( ( El an.lisis de una muestra slida +ue contiene los elementos potasio, carbono % o6í!eno, da los si!uientes resultados 12,14G de potasio, 4,24G de carbono, % /,3G de o6í!eno( Se!?n estos datos, calcule la "rmula empírica de la sustancia( Las masas molares para los elementos , C %  son 5,'7 , '*,7' % '2,77 respecti#amente( 0espuesta Para calcular la "rmula empírica de las sustancia, % cumpliendo con la TLe% de las Proporciones de"inidas, debemos encontrar la relacin de moles +ue Fa% de cada elemento( Entonces, se considera una masa total de '77 !, por lo tanto, cada porcenta$e corresponde a la masa de cadaelemento presente en los '77 !ramos de la sustancia(

Entonces, Femos encontrado una relacin de moles para la sustancia como  *,'3'( Sin ',//3C7,3* embar!o, esta relacin no corresponde con la TLe% de las Proporciones de"inidas( Así, se debe encontrar la relacin de n?meros enteros % sencillos di#idiendo cada n?mero por el menor de ellos(

Por lo tanto, la "rmula empírica de esta sustancia *es C( /( El propileno es un Fidrocarburo cu%a masa molar es /*,77 ( El an.lisis elemental de esta sustancia indica +ue contiene un '/, G de Fidro!eno % 41,3 G de carbono( Se!?n estos datos, calcule la "rmula molecular del Fidrocarburo( Las masas molares del carbono e Fidr!eno son '*,7' % ',7' respecti#amente( 0espuesta Para calcular la "rmula molecular, primero Fa% +ue calcular la "rmula empírica(

La "rmula empírica de este compuesto es 9, % su masa molar es '/,7 ( Para calcular la "rmula molecular, se debe encontrar un "actor entre la masa molar de la "rmula molecular, 9M % laMmasa molar de la "rmula empírica 9EM( Al multiplicar la "rmula empírica por este "actor, encontramos la "rmula molecular de la sustancia(

  CH2 La "rmula molecular del propileno esHC2(

D# Reacti6o %imitante '( El Fierro puede reaccionar con #apor de a!ua a altas temperaturas para producir un 6ido de Fierro llamado ma!netita, 9e de Fierro con '7,7 !de a!ua,se!?n /( Si se Facen reaccionar '2,4 !

la si!uiente ecuacin no balanceada Se!?n estos datos, responda las si!uientes pre!untas a> \Cu.l es el reacti#o +ue limita la reaccin] b> \Cu.l es el reacti#o +ue se encuentra en e6ceso] c> \Cu.l es la masa de ma!netita producida] Datos M9e  11,41 , MH  ',7' , M  '2,7 Lo primero +ue se debe Facer es balancear adecuadamente la reaccin( Ense!uida, indicar los datos de masas % masas molares de los reactantes % productos in#olucrados % necesarios para resol#er el problema(

Para poder encontrar el reacti#e limitante, se pueden utili8ar dos m;todos distintos i( Por c.lculo de la cantidad de materia de reactantes in#olucrados( ii( Por c.lculo dela cantidad deproducto( i> Se calcula la cantidad demateria de cada reacti#o in#olucrado en la reaccin, en este caso Fierro % a!ua, % lue!o se di#ide por el coe"iciente este+uiom;trico respecti#o( El reacti#o limitante es a+uel +ue d; el #alor num;rico m.s pe+ueò(

Por lo tanto, el reacti#o limitante es el Fierro( ii> Se calcula la masa de uno de los productos, en este caso, la masa de ma!netita, 9e podría /, +ue !enerar cada reacti#o por separado( Calculo de la masa del 9e / a partir del 9e

Calculo de la masa del 9e / a partir del H *

Por lo tanto, el reacti#o limitante es el 9e, % se producen *,** de ma!netita, 9eel reacti#o en /, % e6ceso es el a!ua(

Pro/%emas *('( En un laboratorio se anali8 una muestra de 3,545de! 6ido de titanio % se encontraron /,357 ! del metal( Si una muestra del mismo 6idos anali8ada e por ti% pesa ,551 !,determina porcenta+e a> \cu.l masa metal +ue se debe encontrar en la muestra] b> \Qu; es le%eles ilustradaenpor estadel e6periencia] c> \Cu.l es la masa, en !ramos, del metal encontrado] Solucin a> 15,52G: b>Le% de las proporciones de"inidas c> *,/7 ! *(*( La pasta dental líder a ni#el mundial contiene un 7,'/ G de "luoruro de sodio, \cu.ntos !ramos de "l?or Fa% en un tubo de /,* 8( <''5 !> de pasta sabiendo +ue el "luoruro de sodio est. compuesto apro6imadamente en un 14 G por "l?or]( Solucin 7,7522! de "l?or *(( Del an.lisis de cuatro 6idos de nitr!eno se obtu#ieron los si!uientes datos masa de o1í!eno en %a muestra muestra masa de %a muestra ! ! A ',13 7,13  *,'/ ','/ C *,3' ',3' D ,*4 *,*4 0a8ona cmo estos datos permiten comprobar la le% de las proporciones m?ltiples( *(/( En un e6perimentoa presión % temperat$ra constantes reaccionaron '* #ol?menes de o6í!eno con ' (f #olumen demol;cula un !as nfdel , obteni;ndose cierto #olumen \Cu.ntos .tomos "orman una !asn]f( Solucindel n !as 44> Si se Face reaccionar ',777 ! de plomo met.lico con 7,*77 ! de a8u"re, \cu.lcanti*a* es la m!ima de sul"uro de plomo +ue podría obtenerse]( Solucin ','11 ! b> Discute cmo este problema ilustra la le% de proporciones de"inidas % la e6istenciareacti'o de un )imitanteen las reacciones +uímicas( *(3( Un compuesto +uímico est. constituido por calcio, a8u"re % o6í!eno: se sabe +ue las masas de estos elementos en el compuesto est.n relacionadas de la si!uiente "orma

m Ox’geno m Calcio

= 1.2

:

m Azufre m Calcio

= 0.8

Calcula la masa de cada uno delos elementos cuando se tienen 77 del ! compuesto puro( Solucin mCalcio  '77 !: m6í!eno '*7 ! % mA8u"re  47 ! *(4( Una piedra pe+ueà pesa 177 !, mientras +ue la masa de la )ierra es apro6imadamente 2,7*'7*/ =!(( \Cu.ntas piedras como esa se necesitarían para alcan8ar la masa total de la tierra] \Cu.ntos mol de piedras representa esa cantidad] Solucin ',*7'7*/ piedras( *7 mol *(5( Se introducen en un recipiente '*4 ! de una me8cla constituida por carbono % a8u"re: se cierra el recipiente % se calienta produci;ndose la reaccin

C X S → CS* Una #e8 "inali8ada la reaccin, se encuentra +ue sobraron 7,' mol de uno de los reacti#os % +ue se "ormaron '*/,4 ! de disul"uro de carbono( \Cu.l de los reacti#os "ue el +ue sobr]( Solucin a8u"re *('7( En un recipiente cerrado se tiene una muestra +ue contiene cien millones de mol;culas de un Fidrocarburo desconocido( Se sabe, sin embar!o, +ue cada mol;cula tiene una masa de 5,2'7_* !( a> Calcula la masa de la muestra en micro!ramos <µ!>( b> Calcula el n?mero de mol de mol;culas del Fidrocarburo en esa masa( c> Calcula la masa mo)ar del Fidrocarburo( Solucin a> 5,2'7_5 µ!: b> ',22'7_'2 mol c> g14 !mol *(''( Una balan8a mu% a#an8ada puede pesar con una sensibilidad de ''7 _4 !( Calcula cu.ntos ' .t( Au .tomos de oro Fabría en una masa tan pe+ueà como esa( Solucin ,72'7 *('*( La ra8n entrela masa deun litro de !as cloro% la de un litro de!as o6í!eno es *,** ( a> Calcula la masa molar del cloro sabiendo +ue la del o6í!eno es * !mol( b> Compara el #alor obtenido con la masa atmica del cloro encontrada en la tabla peridica: no son i!uales el cloro debe ser una mol;cula( \Cu.l debe ser entonces la "rmula de la mol;cula de cloro] Solucin a> 3' !mol: b> Cl* *('( Se tienen 7,2 mol de sul"ato de aluminio( a> \-$ntos mo) *e tomosde o6í!eno Fa% en esa cantidad de la sal] b> \-$ntos mo) *e mo).c$)asde o6í!eno se podrían "ormar si todo el o6í!eno +ue contiene la muestra de sal se trans"orma en mol;culas de o6i!eno] -$ntas mo).c$)as de a8u"re se podrían "ormar suponiendo +ue tambi;n todo el c> \a8u"re presente es pasado a la "orma molecular] Solucin a> 3,* mol .t( 6í!eno: b> ,2 mol *: c> ',1'7* mol;culas S4 *('/( Se tienen  mol de "errocianuro de potasio,  /9e2( Determina a> \Cu.ntos mol de .tomos de potasio Fa% en la muestra] b> \-$ntos tomos de Fierro Fa% en la muestra] c> \Cu.ntos mol de .tomos de nitr!eno Fa% en la muestra] d> \Cu.ntos mol de mol;culas de nitr!eno se pueden "ormar si todo el nitr!eno se con#ierte en la "orma molecular] Solucin a> '*mol : b> ',4''7*/ .t( 9e: c> '4mol -: d> 5mol* *('1( Se tienen 7,'7 mol de nitrato de bario, calcula a> El n?mero de .tomos de bario en la muestra( b> El n?mero de mol de .tomos de o6í!eno en la muestra( c> El n?mero de mol;culas de o6í!eno +ue se obtendría si todo el o6í!eno "uese con#ertido a la "orma molecular( * mol;c( *: d> *,4 ! -( d> Laa>masa en**!ramos de7,2 nitr!eno Solucin 2,7*'7 .t( a: b> mol .t( en : la c> muestra( ',4''7 *('2( El cloruro de calcio diFidratado es una sa) /i*rata*a +ue tiene por "rmula CaCl **H*( Si se tienen /,'' ! de cloruro de calcio diFidratado, calcula a> El n?mero de mol de mol;culas de a!ua +ue Fa% en esa masa( b> La masa de sal anFidra contenida en esa masa de sal Fidratada(

c> El #olumen, medido encon*iciones norma)es *e temperat$ra % presión , +ue ocuparía el !as Fidr!eno +ue se obtendría si todo el Fidr!eno +ue contiene esa cantidad de sal Fidratada "uese lle#ado a la "orma molecular( Solucin a> 7,7115 mol H *: b> ,'7 ! CaCl * : c> ',*1 L *('3( El man!aneso su"re unareacción con o6í!eno dada por la si!uienteec$ación Mn X * → Mn/ Se introducen inicialmente en un recipiente de reaccin 7,2 mol de .tomos de man!aneso % '2 ! de o6í!eno( Se a$usta la temperatura % se permite la reaccin de los elementos( Despu;s +ue Fa terminado la reaccin, uno de los reactantes se consume totalmente( Calcula a> El n?mero de mol de cada una de las sustancias presentes en el recipiente despu;s de ocurrida la reaccin( b> La cantidad, en !ramos, de 6ido de man!aneso "ormado( c> Para discutir con el pro"esor calcula el estado de o6idacin del man!aneso en el 6ido, h\cmo puede Faber unesta*o *e o!i*ación no"entero] Solucin a> 7,' mol * sobrante: 7,* mol Mn /: b> *1,2 ! Mn /: c> Mn/ no es un compuesto #erdadero( En realidad se trata de una me8cla e+uimolar de Mn*  Mn  *('4( Se tienen *,5/ ! de .cido orto"os"rico, HP/( Calcula, para esta cantidad del .cido a> El n?mero de moles de mol;culas del .cido( b> El n?mero de moles de .tomos de o6í!eno +ueFa% en total en la muestra( c> El n?mero de .tomos de Fidr!eno +ue Fa% en la muestra( d> La masa, en !ramos, de una sola mol;cula del .cido( _** ! Solucin a> 7,7 mol: b> 7,'* mol: c> 7,75 mol: d> ',2'7

ema '# Nomenc%atura * ,ormu%aci+n de compuestos inor!-nicos

A pesar de e6istir tan solo poco m.s de '77 elementos, las in"initas combinaciones posibles entre ellos dan lu!ar a una enorme #ariedad de compuestos +ue necesitan ser nombrados de al!?n modo coFerente % pre"eriblemente ine+uí#oco( M?ltiples nombres "ueron asi!n.ndose Fistricamente a las sustancias m.s comunes, % al!unos como a!ua o amoníaco si!uen us.ndose en la actualidad( Sin embar!o, con el desarrollo de la Química en los si!los fVIII, fIf % ff, la cantidad de substancias +uímicas conocidas se Fi8o tan !rande +ue "ue necesario sistemati8ar la "orma en +ue se daba nombre a los compuestos( Los primeros m;todos sistemati8ados para nombrar a las sustancias +uímicas "ueron desarrollados por pioneros como Antoine La#oisier % &ns &a=ob er8elius, a "inales del si!lo fVIII % principios del fIf( Los compuestos inor!.nicos % los or!.nicos son nombrados se!?n patrones distintos, lo cual es con#eniente pues los or!.nicos pueden poseer estructuras mucFo m.s comple$as +ue a+uellas de los compuestos inor!.nicos( La IUPAC <0nternationa) 1nion o 2$re an* 3pp)ie* -/emistr%> tiene entre sus labores establecer los nombres o"iciales de todos los elementos de la tabla peridica % las re!las de nomenclatura de todos los compuestos +uímicos( En Química Inor!.nica e6isten actualmente tres nomenclaturas en uso la -omenclatura radiciona%, +ue a pesar de mostrar inconsistencias % cierta arbitrariedad en #arios aspectos si!ue siendo mu% di"undida: la Stoc, +ue resuel#e uno de los principales problemas de la nomenclatura tradicional al nombrar a los cationes directamente $unto a su n?mero de o6idacin: % la Sistem-tica, +ue asi!na pre"i$os num;ricos a todos los elementos en un compuesto, resol#iendo así cual+uier ambi!Wedad(

a/%a de cationes * aniones m-s comunes

o r u n a i c n i

_

C

o t a n a i c o ti n i

o t a n a i c n i

_

 C

_

C S

> , _ r E , _l C < o r ru o u "l n  i

o t a m o r c n  i

_ * /

 r C

_I

s e n io n a

ro u r d i F n  i

G

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o d i 6  n i

G &

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o id 6 r e p n i

G & &

O

o t a m ro ic d n i

_ *

3

 r* C

lo ir d i F 6 o D o d i 6 r id F n  i

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to a n a ! n a rm e p n i

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>I II< o t a tri n o 6 io d

6 t5 s i 5# 4

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> V < o t ra ti n o 6 o i tr

56t s i 5# 4

D to ra it n n  i

G '

O N

ro "u l u s n i

ro u l" u s o n e ! ro id F D o r u l" u is b n  i

to "a l u s n i

to a l" u s o n e ! ro id F D to "a l u is b n i

G .

G & '

G & .

G '

I>
> IV < o m o l p D o c i b m l? p n i

> II< o rr e i F D o s o rr e " n  i

I>I I< ro r e i F D o c ir r ; " n i

X *

X /

X *

X 

G &

G

> IV < o ` ta s e D o ic n t. s e n i

X /

S

to "il u s n  i

o it" l u s o n e ! ro id F D to "il u is b n i

S B

O S

O S

O S B

o it" s "o n i

> to a " s o " o rt o < to "a s o " n  i

o d i c . o t a " s "o D o t "a s "o o n e ! ro d i F n  i G & .

to "a s "o o n e ! o r id F i d n  i

G .

to a n o rb a c n  i

G & '

to a n o b r a c o n e ! o r id F D to a n o rb a ic b n i

to la a 6 o n  i

G '

G & .

G

>  I , _  r E <

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>

_

*

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a r lo c r

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o l c n i

o l c n i

G &

G '

o s to l a b o c n  i

> II< l e u í+ n D o s o l e u + i n n  i

I>I I< l e u + í n D o c li ; u i+ n n i

I>< e r b o c D o s o r p u c n i

I>
>I < iro u rc e m D o s o ir u rc e m n i

I>I < iro u rc e m D o ic r ? c r e m n i

I>< o r o D o s o r u a n  i

>I II< o r o D

X *

X 

X *i

X i

X

X *

X * *

X *

X

X 

O P B

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n t o r p D o n e !  r d i F n i

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> X s C , X b 0 , X  , X a , Xi
X

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a E , X * r S , o i in m u l a n  i

c in 8 D c n i c n i

io m d a c n i

ta la p n i

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X l

X *

X *

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X *

X *

a C , ! M , X X *

*

e E < io s e n ! a

> II< o lt a b o c D

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b P

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e 9

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! H

u A

u A

  H

H -

Re!%as !enera%es de Nomenc%atura 01idos met-%icos H 01idos /-sicos radiciona% Un so%o 6ido de meta% n?m#de o1# 6ido de potasio &O Dos n?ms# de O1# $eO $e&O'

6ido meta%oso 6ido met-%ico 6ido ,erroso 6ido ,7rrico

Stoc meta%

Sistem-tica 6ido de meta%

6ido de potasio

6ido de potasio

6ido de meta%3NJM#OK4

2rei+o"6ido de prei+ometa%

6ido de Fierro3II4 6ido de Fierro3III4

mon6ido de Fierro tri6ido de diFierro

6ido de

01idos no2met-%icos H 01idos -cidos H anFídridos radiciona% Stoc No Meta% anFídrido no2meta%oso 6ido deno2meta%3NJM#OK4 anFídrido no2met-%ico SO& anFídrido sul"uroso 6ido de a8u"re anFídrido sul"?rico 6ido de a8u"re SO' Per+1idos radiciona% Stoc per6ido de potasio per6ido de potasio &O&

Sistem-tica prei+o6ido de prei+o

no2meta% di6ido de a8u"re tri6ido de a8u"re Sistem-tica per6ido de potasio o di6ido de dipotasio

Bases H Fidr+1idos H -%ca%is radiciona% Un so%o Fidr6ido de meta% n?m#de o1# NaO Fidr6ido de sodio Dos n?ms# Fidr6ido meta%oso Fidr6ido met-%ico de o1# Sn3O4& Fidr6ido estanoso Sn3O4. Fidr6ido est.nico

Stoc Fidr6ido de meta% Fidr6ido de sodio Fidr6ido de meta% 3NJM#OK4 Fidr6ido de estaò Fidr6ido de estaò

Sistem-tica Fidr6ido de meta% Fidr6ido de sodio prei+o &r$pa)Fidr6ido de prei+ometa% 7isFidr6ido de estaò tetra8$isFidr6ido de

estaò

idr-cidos 3Nota8 los Fidr.cidos se nombran como .cidos slo si est.n disueltos en a!ua, de otro modo se nombran como sales( Vea los e$emplos a continuacin4 K $ CN

radiciona% Stoc Sistem-tica 1urode Fidr!enosi< es &as> 1uro de Fidr!enosi< es &as> 1uro de Fidr!enosi< es &as> .cido1Fídrico .cido1Fídrico .cido1Fídrico "luoruro de Fidr!eno "luoruro de Fidr!eno "luoruro de Fidr!eno .cido "luorFídrico .cido "luorFídrico .cido "luorFídrico cianuro de Fidr!eno cianuro de Fidr!eno cianuro de Fidr!eno .cido cianFídrico .cido cianFídrico .cido cianFídrico

O1-cidos KO &SO' &SO.

radiciona% .cido 1oso .cido 1ico .cido sul"uroso .cido sul"?rico

Stoc .cido 1oso .cido 1ico .cido trio6osul"?rico .cido tetrao6osul"?rico

Sistem-tica .cido prei+oo6o prei+o 1ico trio6osul"ato de diFidr!eno tetrao6osul"ato de diFidr!eno

Sa%es En -( )radicional, los o6ianiones se nombran se!?n el estado de o6idacin, siendo el correspondiente al menor estado de o6idacin el 1ito % el del ma%or estado de o6idacin 1elato( En -( Sistem.tica, sin embar!o, todos los o6ianiones terminanato en( E$emplos( radiciona% Stoc Sistem-tica NO& in nitrito in nitrito in dio6onitrato NO' in nitrato in nitrato in trio6onitrato En el caso particular de los Fal!enos, en +ue cuatro estados de o6idacin positi#os son posibles para los o6ianiones, se usa la si!uiente nomenclatura( C%O

radiciona% in Fipoclorito

Stoc in Fipoclorito

Sistem-tica in mono6oclorato

in clor clorato ito in in perclorato

in clor clorato ito in in perclorato

in trio6oclorato dio6oclorato in in tetrao6oclorato

 & C%O C%O' C%O.

radiciona% anin de cati+n

Stoc cati+n

Un so%o n?m#de o1# 3A!4&Cr&O;

dicromato de plata

dicromato de plata

Dos n?ms# de o1# Au&Cr&O; Au&3Cr&O;4'

anin cationoso anin cati+nico dicromato auroso dicromato .urico

anin cationoso anin cati+nico dicromato de oro dicromato de oro

anin de

Sistem-tica anin de cati+n Feptao6odicromato de diplata prei+oanin de prei+o cati+n Feptao6odicromato de dioro trisFeptao6odicromato de dioro

La nomenc%atura sistem-tica En la nomenclatura sistem.tica se usa una serie de pre"i$os para dar nombre a los compuestos +uímicos( Estos pre"i$os se asi!nan dependiendo de si el subíndice est. multiplicando a un elemento directamente o a un !rupo de elementos(

" & ' . =

si mu%tip%ica a un e%emento mono di  bi tri tetra penta

si mu%tip%ica a un !rupo bis tris tetra+uis penta+uis

; :  "< "" "&

Fe6a Fepta octa nona deca undeca dodeca

Fe6a+uis Fepta+uis octa+uis nona+uis deca+uis undeca+uis dodeca+uis

mu%tip%ican directamente a un e%emento

9e *  mu%tip%ica a un !rupo El nombre del compuesto es tristetrao6osul"ato de diFierro( Veamos cmo se lle!a a este nombre '( El nombre es asi!nado de derecFa a i8+uierda( *( Inicialmente se nombra al n?mero +ue multiplica al !rupo de la derecFa, ( Como est. multiplicando a un !rupo, debe usarse tris ( ( Dentro del par;ntesis, el / multiplica al o6í!eno ?nicamente, por lo +ue se usar. tetra ( /( El subíndice del a8u"re es ', por lo cual no es necesario nombrar ese subíndice( 1( Se aàde el nombre del in !en;rico "ormado por a8u"re % o6í!eno, sul"ato: Fasta a+uí el nombre es tristetrao6o sul"atoj( 2( Se aàde de % "inalmente se aàde el subíndice +ue multiplica al Fierro $unto al propio nombre del Fierro, +uedando tris2tetrao1o su%,ato de diFierro

C+mo determinar %os n?meros 3 estados4 de o1idaci+n Determinar los números o estados de oxidación de los elementos en los compuestos +uímicos es una tarea ".cil de reali8ar una #e8 se conocen ciertas propiedades constantes( Como se #er., en la ma%oría de los casos se Facein"ormacin incluso unaimportante acti#idad tri#ial( A continuacin se presenta +ue permite simpli"icar la determinacin %o c.lculo de n?meros de o6idacin átomos en , moléculase iones '( El n?mero de o6idacin del o6í!eno es & en todos sus compuestos e6cepto en los per6idos <**_>, en los cuales es " ( $o en la mol;cula de o6í!eno !as <*>, +ue no es un compuesto, el n?mero de o6idacin es cero < <>(

*( El n?mero de o6idacin del Fidr!eno es " en todos sus compuestos, con la e6cepcin de los Fidruros, en los +ue es" ( ( )odos los miembros del !rupo ' <metales alcalinos> tienen como ?nico n?mero de o6idacin típico " LiX, -aX, X, 0bX, CsX( /( )odos los miembros del !rupo * <metales alcalinot;rreos> tienen como ?nico n?mero de o6idacin típico & e*X, M!*X, Ca*X, Sr*X, a*X( 1( )odos los miembros del !rupo '3 , tienen el estado de o6idacin " en las sales binarias, como el -aCl o el 9( 2( )odos los Fal!enos, con la e6cepcin del "l?or, tienen en sus compuestos con o6í!eno los n?meros de o6idacin ", ', = , ; , "ormando, para el caso del cloro, los 6idos o anFídridos Fipocloroso , cloroso , clrico % perclrico : % los aniones Fipoclorito , clorito , clorato % perclorato ( 3( Si un elemento no est. combinado con otro distinto % no es un in, su n?mero de o6idacin es siempre cero <<>( Por e$emplo, Ar, I*, 9e, S4, Au, P/ % * son elementos neutros % sus n?meros de o6idacin son cero < <>, sin importar si son .tomos, como el Ar, o mol;culas, como el P/( 4( En el caso de un in monoatmico , el n?mero de o6idacin del elemento es i!ual a la car!a del in( Por e$emplo, en el in sul"uro, S*_, la car!a del in es &, por lo +ue el estado de o6idacin del a8u"re es consecuentemente &( 5( En !eneral, el n?mero de o6idacin de un elemento +ue no est. combinado con otro es la di#isin de la car!a de su especie entre el n?mero de .tomos +ue lacomponen( Por e$emplo, en la mol;cula S4 la car!a es < % por lo tanto el estado de o6idacin de cada uno de los ocFo .tomos de a8u"re es tambi;n <: en el in H!**X Fa% dos car!as positi#as % dos .tomos de mercurio, por lo +ue cada uno debe tener n?mero de o6idacin "( En el in nitruro, -_, la car!a es ' % Fa% un ?nico .tomo de nitr!eno, por ello, el n?mero de o6idacin debe ser '( '7( En cual+uier especie poliatmica, sea in, mol;cula o sal, la suma de todos los n?meros de o6idacin debe ser i!ual a la car!a total de la especie( Por e$emplo, en el *Cr*3, una sal neutra , puede calcularse el n?mero de o6idacin del cromo sabiendo +ue el del o6í!eno es & % el del potasio es " &34  &3Cr4  ;3O4 < &3"4  &3Cr4  ;3&4 < &  & Cr  ".  < ⇒ Cr  

Pro/%emas nomenc%atura a( Los 6idos de metales % nometales suelen ser llamados tambi;n 6idos b.sicos % 6idos .cidos respecti#amente, \por +u;] b( Elaborando sobre la pre!unta (', responde los 6idos .cidos suelen ser llamados tambi;n AnFídridos, \por +u;] c( \Cu.l es la di"erencia entre un 6ido .cido % un o6.cido] d( Selecciona el tipo al +ue corresponde cada uno de los si!uientes compuestos

% ta e m o n e d o d i 1 +

% ta e m e d o d i 1 +

i% a %c H e s a /

o id c r d i F

o d i c 1 o

Sr *Cr*3 HCl 9e<H> A!* Cl

% a t e m e d o id 1 +

% a s

% ta e m o n e d o d i 1 +

i% a c % H e s a /

o d i c rd i F

o d i c 1 o

A!Cl Ca<H>* H*S/ S* )i* H*S

e( Completa la si!uiente tabla radiciona%

Stoc

Sistem-tica

A!Cl Pb Pb* -aI H*S HC * 9e-i<H> * Sn* H*S Li*C*/ Au

"( Escribe la "rmula de los si!uientes compuestos( <-ota los nombres est.n escritos en cual+uiera de las tres nomenclaturas aceptadas>

01idos de meta%es 6ido "erroso 6ido perman!.nico 6ido de cobre 6ido de oro di6ido de estaò 6ido de plata 6ido de calcio 6ido ni+ueloso tri6ido de diFierro Bases Fidr6idode bario Fidr6ido estanoso Fidr6idode Fierro

$+rmu%a

$+rmu%a

01idos de no2meta%es 6ido de bromo 6ido de "s"oro anFídridosul"?rico anFídridocarbnico anFídridoperclrico di6ido de carbono 6ido de selenio anFídridoidico pent6idode dinitr!eno idr-cidos .cido telurFídrico .cido bromFídrico .cido cianFídrico

$+rmu%a

$+rmu%a

% a s

trisFidr6idode cromo Fidr6idode cadmio Fidr6idode cinc amoníaco <] > O1-cidos .cido sul"?rico .cido trio6osul"?rico

$+rmu%a

.cido perbrmico .cido trio6ocarbnico .cido carbnico .cido Feptao6odicrmico .cido crmico

.cido sul"Fídrico .cido iodFídrico .cido "luorFídrico .cido selenFídrico Sa%es cloruro cuproso sul"ato de rubidio

$+rmu%a

"os"atode #anadio ma!nesio "luoruro Fipocloritode cadmio bistrio6obromato de Fierro sul"uro de estroncio

!( Llena la si!uiente tabla(

Nom/re

$+rmu%a

Nom/re

cloruro de Fidr!eno .cido Fipocloroso bistrio6oclorato de cobre

clorato de potasio perclorato de cesio

clorito de calcio

Fipocloritoplumboso

$+rmu%a

clorato c?prico

F( Llena la si!uiente tabla escribiendo el nombre de los compuestos en cual+uiera de las tres nomenclaturas puedes pero usar e#ita nomenclaturas distintas paradentro compuestos distintos, se!?naceptadas te resulte <-ota m.s cmodo, me8clar nomenclaturas de un mismo nombre>(

$+rmu%a *

Nom/re

$+rmu%a -aH

A!As Cl A!- V9 nCr/ Aur PbS C

Cu<-*>* Pbr* HCl <> Cd* Mn* Li** Li* -aH 0b*S

* HC *C H*C*/ a* -aHC Co9* HS

/* M!> H!*Cl* <> H!Cl* Al* -i CaC*/

Nom/re

Al* AuH

-aCl H!<H>*

i( Llena la si!uiente tabla escribiendo el nombre de los compuestos en cual+uiera de las tres nomenclaturas aceptadas(

$+rmu%a * 9e Cr* 

Nom/re

$+rmu%a

Li* Cu* Cu S* S -*1 C* C * Ca<H>* Cd<H>* n<H>* Sn<H>/ i<H> HCl H*S H*)e HCHCl Hr H*)e/ HP H-* H*S H*Cr*3 HP/ Pbr* Al<-> Ca<r>*

Ca Al * Sr 9e Cd I*3 I*1 I* I* P*1 P* H!<H>* Al<H> Sr<H>* CuH Mn<H>* HI H*Se Hr H9 HCl/ HI* H*Se HMn/ H*Cr/ Hr H*C H- A!9 CdS -iS/

Al*S  -a- M!<r/>* )iCl* n-* 9eCl Al*

/ Mn I -aCl Ca* I Au*S <-H/>*S/

Nom/re

*C*/ eC 0bP LiC-

Li*S H!*9* Cd<r*>* Csr $( Completa la si!uiente tabla(

Nom/re

$+rmu%a

Nom/re

Fidr6ido Fidr6idocuproso c?prico Fidr6idode cromo Fidr6ido";rrico .cido trio6o"os"rico .cido Fipocloroso .cido sul"uroso .cido sul"?rico .cido "os"oroso .cido "os"rico .cido nitroso 6ido de cinc 6ido de estaò 6ido de potasio 6ido de berilio 6ido de cobalto 6ido de cadmio bromuro c?prico Fipobromitode cadmio o6alato de rubidio clorato de amonio cianuro de ma!nesio "os"ito de litio cloruro estanoso cromato de cobre "os"ato de aluminio perclorato"erroso tristetrao6odicarbonato de diFierro 6ido de a8u"re pent6idode dinitr!eno

Fidr6ido Fidr6idodedealuminio calcio Fidr6idode cinc Fidr6idode potasio .cido crmico .cido dicrmico .cido idico .cido perman!.nico .cido tetrao6oman!.nico .cido o6.lico .cido brico tri6ido de dicromo mon6idode cobre 6ido de titanio mon6idode Fierro 6ido de calcio di6ido de plomo bromato de bario sul"ato de cesio nitrito de plomo sul"uro de sodio "os"ato de berilio carbonato"erroso tiocianatopl?mbico nitrato de ma!nesio nitrato de plata dio6obromato de litio perclorato de cinc

anFídridoFipoiodoso sul"uroso anFídrido

anFídridode carbonoso Fept6ido dibromo

6ido de ars;nico mon6idode carbono

$+rmu%a

ema .# Reacciones * ecuaciones )uímicas

G%osario Coe,icientes este)uiom7tricos# Son los coe"icientes utili8ados para a$ustar una ecuacin Ecuaci+n )uímica# Es una representacin simblica de una reaccin +uímica( Los símbolos % las "rmulas se utili8an para representar los reacti#os % productos, % los coe"icientes este+uiom;tricos se utili8an para a$ustar la ecuacin(

Este)uiometría# Se re"iere a las medidas % relaciones cuantitati#as entre las sustancias % las me8clas de inter;s en +uímica( Reacci+n )uímica# Es un proceso en el +ue un con$unto de sustancias se trans"orma en un nue#o con$unto de sustancias ( Reacti6o %imite# En una reaccin es el reacti#o +ue se consume por completo( La cantidad de producto o productos "ormados depende de la cantidad de reacti#o limitante(

Las reacciones )uímicas Son e6presiones matem.ticas abre#iadas +ue se utili8an para describir lo +ue sucede en una reaccin +uímica en sus estados inicial % "inal( En ella "i!uran dos miembros: en el primero, los símbolos o "rmulas de los reactantes, reaccionantes o reacti#os % en el se!undo los símbolos o "rmulas de los productos( Para separar ambos miembros se utili8a una "lecFa +ue !eneralmente se diri!e Facia la derecFa, indicando el sentido de la reaccin A X C → A X C E$emplo La ecuacin +uímica +ue describe la reaccin entre el ma!nesio % el o6í!eno es * M! X * → * M! 0eactantes

Producto

Si!ni,icado de %as ecuaciones )uímicas a4 Cua%itati6o8 indica la clase o calidad de las sustancias reaccionantes % productos( En la ecuacin anterior, el ma!nesio reacciona con el o6í!eno para obtener 6ido de ma!nesio /4 Cuantitati6o8 representa la cantidad de .tomos, mol;culas, el peso o el #olumen de los reacti#os % de los productos( En la ecuacin +uímica anterior, se entiende +ue dos mol;culas de ma!nesio, reaccionan con una mol;cula de o6í!eno para obtenerse dos mol;culas de 6ido de ma!nesio( )ambi;n se puede calcular la cantidad en !ramos del producto, tomando como base los pesos atmicos de los reaccionantes ( Características de %as ecuaciones )uímicas • Los reactantes productos se representan utili8ando símbolos para los elementos % "rmulas para los% compuestos( • Se debe indicar el estado "ísico de los reactantes % productos entre par;ntesis , , : si se presentan en estado !aseoso, lí+uido, slido o en solucin acuosa respecti#amente( • El n?mero % tipo de .tomos en ambos miembros deben ser i!uales, con"orme al principio de conser#acin de la masa: si esto es así, la ecuacin est. balanceada(

Reacciones )uímicas Son procesos +uímicos donde las sustancias inter#inientes, su"ren cambios en su estructura, para dar ori!en a otras sustancias( El cambio es m.s ".cil entre sustancias lí+uidas o !aseosas, o en solucin, debido a +ue se Fallan m.s separadas % permiten un contacto m.s íntimo entre los cuerpos reaccionantes( )ambi;n se puede decir +ue es un "enmeno +uímico, en donde se producen sustancias distintas a las +ue les dan ori!en( Características o e6idencias de una reacci+n )uímica • 9ormacin de precipitados( • 9ormacin de !ases acompaàdos de cambios de temperatura( • Desprendimiento de lu8 % de ener!ía( Re!%as • En toda reaccin se conser#an los .tomos % las car!as • -o puede ocurrir un proceso de o6idacin o de reduccin aislado, ambos ocurren simult.neamente( • -o se pueden "ormar productos +ue reaccionen en;r!icamente con al!uno de los productos obtenidos( E$emplo -a- X H* →  -aH X -H ipos de r eacciones )uímicas A4 De acuerdo a %as sustancias reaccionantes# • 9eacciones *e composición, a*ición o s:ntesis5 Cuando dos o m.s sustancias se unen para "ormar una m.s comple$a o de ma%or masa molecular

E$emplo

• 9eacciones *e *escomposición5 Cuando una sustancia comple$a por accin de di"erentes "actores, se descompone en otras m.s sencillas

E$emplo

Cuando las descompone el calor, se llaman tambi;n de disociacin t;rmica( • 9eacciones *e simp)e s$stit$ción5 Denominadas tambi;n de simple despla8amiento cuando una sustancia simple reacciona con otra compuesta, reempla8ando a uno de sus componentes( E$emplo

( • 9eacciones *e *o7)e s$stit$ción5 )ambi;n se denominan de doble despla8amiento o met.tesis % ocurren cuando Fa% intercambio de elementos entre dos compuestos di"erentes % de esta manera ori!inan nue#as sustancias( k Se presentan cuando las sustancias reaccionantes est.n en estado inico por encontrarse en solucin, combin.ndose entre sí sus iones con mucFa "acilidad, para "ormar sustancias +ue permanecen estables en el medio reaccionante

E$emplo

• 9eacciones re'ersi7)es5 Cuando los productos de una reaccin pueden #ol#er a reaccionar entre sí, para !enerar los reacti#os iniciales( )ambi;n se puede decir +ue se reali8a en ambos sentidos(

E$emplo

• 9eacciones irre'ersi7)es5 Cuando los productos permanecen estables % no dan lu!ar a +ue se "ormen los reacti#os iniciales(

E$emplo

oda reacci+n es m-s o menos re6ersi/%e pero en mucFos casos esta re6ersi/i%idad es tan insi!ni,icante )ue se pre,iere considerar pr-cticamente irre6ersi/%e# B4 De acuerdo a su ener!ía En toda reaccin +uímica Fa% emisin o absorcin de ener!ía +ue se mani"iesta como lu8 %o calor( A+uí aparece el concepto de entalpía, entendida como la ener!ía +ue se libera o absorbe( • 9eacciones e!ot.rmicas5 Cuando al producirse, Fa% desprendimiento o se libera calor(

E$emplo

• 9eacciones en*ot.rmicas5 Cuando es necesario la absorcin de calor para +ue se puedan lle#ar a cabo(

E$emplo

La ener!ía %i/erada o a/sor/ida se denomina ca%or de reacci+n o enta%pía 34 por consi!uiente8  En una reacci+n e1ot7rmica %a enta%pía es ne!ati6a#  En una reacci+n endot7rmica %a enta%pía es positi6a# La ener!ía %i/erada o a/sor/ida se denomina ca%or de reacci+n o enta%pía 34 por consi!uiente8  En una reacci+n e1ot7rmica %a enta%pía es ne!ati6a#  En una reacci+n endot7rmica %a enta%pía es positi6a# C4 Reacciones especia%es • 9eacción *e ;a7er5 Permite obtener el amoniaco partiendo del Fidr!eno % nitr!eno -* X H*  *-H • 9eacción termo8$:mica5 En estas reacciones se indica la presin, temperatura % estado "ísico de las sustancias

H* X  *

H* X 24,* cal

C X *

C* X 5/,17 cal

• 9eacción *e com7$stión5 En estas reacciones, el o6í!eno se combina con una sustancia combustible % como consecuencia se desprende calor %o lu8( Las sustancias or!.nicas puede presentar reacciones de combustin completas o incompletas • 9eacciones comp)etas( Cuando se "orma como producto "inal C* % H*

E$emplo

• 9eacciones incomp)etas5 Cuando el o6í!eno no es su"iciente, se produce C % H*, aun+ue mucFas #eces se produce carbn(

• 9eacción cata):tica5 Se acelera por la inter#encin de sustancias llamadas catali8adores +ue permanecen inalterables al "inal de la reaccin(

Cata%i5ador Sustancia +ue acelera la reaccin( -o reacciona( Se recupera todo E$emplo

• 9eacción 9<=>?5 0eacciones en donde Fa% #ariacin de los estados de o6idacin de las sustancias por trans"erencia de electrones( • 9eacción *e ne$tra)i@ación5 Consiste en la reaccin de un .cido con una base(

Ba%anceo de ecuaciones )uímicas alancear una ecuacin +uímica es i!ualar el n?mero % clase de .tomos, iones o mol;culas reactantes con los productos, con la "inalidad de cumplir la le% de conser#acin de la masa( Para conse!uir esta i!ualdad se utili8an los coe"icientes este+uiom;tricos, +ue son n?meros !randes +ue se colocan delante de los símbolos o "rmulas para indicar la cantidad de elementos o compuestos +ue inter#ienen en la reaccin +uímica( -o deben con"undirse con los subíndices +ue se colocan en los símbolos o "rmulas +uímicas, %a +ue estos indican el n?mero de .tomos +ue con"orman la sustancia( Si se modi"ican los coe"icientes, cambian las cantidades de la sustancia, pero si se modi"ican los subíndices, se ori!inan sustancias di"erentes( Para balancear una ecuacin +uímica, se debe considerar lo si!uiente  Conocer las sustancias reaccionantes % productos(  Los subíndices indican la cantidad del .tomo indicado en la mol;cula(

Los coe"icientes a"ectan a toda la sustancia +ue preceden( El Fidr!eno % el o6í!eno se e+uilibran al "inal, por+ue !eneralmente "orman a!ua ( Esto no altera la ecuacin, por+ue toda reaccin se reali8a en solucin acuosa o produce sustancias +ue contienen a!ua de cristali8acin( E$emplo * H*S/ si!ni"ica • Ha% dos mol;culas de .cido sul"?rico < o dos moles> • En cada mol;cula Fa% dos .tomos de Fidr!eno, un .tomo de a8u"re % cuatro .tomos de o6í!eno(  

M7todos para /a%ancear ecuaciones E6isten di"erentes m;todos +ue se utili8an se!?n con#en!an, de acuerdo al tipo de reaccin, las cuales pueden ocurrir  Sin cambio de estados de o6idacin en nin!?n elemento reaccionante '> Ensa%o % Error o )anteo( *> Mínimo Com?n M?ltiplo( > Coe"icientes Indeterminados o Al!ebraico(  Al!unos elementos cambian su #alencia /> 0EDf 1> Ion Electrn o Semirreaccin En medio .cido % b.sico(

"# Ba%ance por tanteo Se emplea para balancear ecuaciones sencillas( Se reali8a al Tc.lculo tratando de i!ualar ambos miembros( Para ello utili8aremos el si!uiente e$emplo balancear -* X H* → -H • Identi"icamos las sustancias +ue inter#ienen en la reaccin( En este caso el nitr!eno % el Fidr!eno para obtener amoniaco( • Se #eri"ica si la ecuacin est. balanceada o no( En este caso notamos +ue ambos miembros no tienen la misma cantidad de .tomos, por lo tanto no est. balanceada( • Se balancea la ecuacin colocando coe"icientes delante de las "rmulas o símbolos +ue los necesitan( Empe8ar con los elementos met.licos o por el +ue se encuentra presente en menos sustancias Primero balanceamos el nitr!eno -* X H* →

* -H

• El Fidr!eno % o6í!eno +uedar.n para el "inal( Se!uidamente balanceamos el Fidr!eno -* X  H* → * -H

• Si un coe"iciente no es entero, entonces debe multiplicar todos por el ma%or de los denominadores( En este caso no ocurre( Como es un tanteo, debe recordar +ue las re!las indicadas, son recomendaciones( A?n así, para cual+uier e$ercicio, empiece usted, por donde desee pero tomando como par.metro +ue el n?mero de .tomos de este elemento est. de"inido en uno de los miembros( balancear Al<H> X H*S/ → Al* X H* • Primero balanceamos el metal aluminio * Al<H> X H*S/ → Al* X H* • Lue!o se!uimos con el a8u"re * Al<H> X  H*S/ → Al* X H* • 9inalmente continuamos con el Fidr!eno, el o6í!eno resulta balanceado autom.ticamente

& A%3O4'  ' &SO. → A%&3SO.4'   &O &# Ba%ance por e% mínimo com?n m?%tip%o Veamos el si!uiente e$emplo, balancear8 H*S/ X Ca* → CaS/ X HP/ • Se obtiene el n?mero total de o6idacin de los radicales Falo!;nicos * *: *  2:    • Se escriben los n?meros de o6idacin totales de los radicales, deba$o de cada compuesto +ue los contiene H*S/ X Ca* → CaS/ X HP/ ↓ ↓ ↓ ↓ * 2 *  • Se Falla el MCM de los n?meros +ue indican los estados de o6idacin, en este caso el MCM es 2: lue!o se di#ide entre cada uno de ellos 2*   :

22  ' :

2*   : 2  *

• Estos cocientes son los correspondientes coe"icientes de los compuestos de la ecuacin, así

' &SO.  Ca'3PO. 4&

→

' CaSO.  & 'PO.

balancear AlCl X H

→

Al<H> X

Cl

• Escribimos los n?meros de o6idacin de los radicales Falo!;nicos % b.sicos Cl'   : <H>' : <H>   : Cl'  ' Entonces AlCl X H → Al<H> X Cl ↓ ↓ ↓ ↓  '  ' • Como el MCM es , di#idiendo obtenemos ' :  : ' : ( Lue!o la ecuacin balanceada ser.

A%C%'  ' O

→ A%3O4' 

' C%

'# Ba%ance por coe,iciente indeterminados Denominado tambi;n m;todo al!ebraico( Se trata de un m;todo #erdaderamente al!ebraico +ue se utili8a para balancear cual+uier ecuacin +uímica( Las re!las para su aplicacin las #eremos con el si!uiente e$emplo8 balancear H

X

Cl*

Cl

→

X

Cl

X

H*

• Se asi!nan coe"icientes literales a cada uno de los elementos o compuestos presentes, así a H

X

b Cl*

→

c Cl

X

d Cl

X

e H*

• Se i!ualan las cantidades de las sustancias reactantes con las sustancias del producto, mediante sus coe"icientes, resultando una cantidad de ecuaciones e+ui#alente a la cantidad de #ariables literales: así  → a  cXd H →a  *e  → a  d X e Cl → *b  c X d

<'> <> <*>

• Si "altara una ecuacin, se da un #alor num;rico a una sola de las #ariables: si "altaran dos #ariables, se asi!narían dos #alores para dos #ariables( En este caso, se esco!e la ecuacin m.s simple % se le asi!na un #alor num;rico a una inc!nita: es aconse$able darle el #alor ', así8 En <> →e ' : lue!o a  *e → a  *

Substitu%endo #alores en <*> *  d X ' → * _ '  d → '  d → d  ' Substitu%endo #alores e <'> *  C X ' → C  1C Substitu%endo #alores en *b  1 X' → *b  2 → b  ** → b  ' • Cuando Fa% #alores "raccionarios se pre"iere eliminar los denominadores, multiplicando por el denominador apropiado  e  'k  a  * k  2 d  ' k   ' c  1 k   1 b  ' k   • La ecuacin balanceada ser. 

 O



' C%&

→

= C%



C%O'

 ' &O

balancear *Cr*3 X HCl → Cl X CrCl

X Cl* X H*

• Escribimos los coe"icientes inc!nita a *Cr*3 X b HCl → cCl X d CrCl  X e Cl

*

X " H *

• I!ualamos las cantidades de las sustancias en ambos miembros → *a  c

<'>

Cr *a → d

<*>

 3a→ " <> Cl → b  c X d X * e H→ b  *" <1>

• 0eempla8ando #alores se tiene8 Si a  ' → c  *

,

d  *

:

"  3

< en >:

b  '/

< en 1>:

e  

< en />

• Escribimos los coe"icientes encontrados

&Cr&O;  ". C% → & C%  & CrC% '  ' C%

&

 ; &O

.# Ba%ance REDOK# SE0A VIS) E- EL )EMA 5

Pro/%emas /('( Dada la si!uiente ecuacin CH/ X * → C* X H* E6plica a> )al % como est. escrita, \cumple esta ecuacin con la le% de conser#acin de la masa] \Por +u;] b> \Qu; cantidad, en !ramos, de a!ua podría obtenerse a partir de ' mol de metano en ausencia de o6í!eno] c> \ a partir de ' mol de cada reacti#o] d> Se tiene ' mol de metano % ' mol de o6í!eno % se inicia una reaccin mediante una cFispa, \sobrar. al!?n reacti#o] \Cu.ntos moles de di6ido de carbono % cu.ntos !ramos de a!ua se obtendr.n] e> Al sumar las masas de metano % o6í!eno presentes antes de comen8ar la reaccin, el resultado es ma%or +ue la suma de las masas de a!ua % di6ido de carbono obtenidos, \si!ni"ica este FecFo +ue no se cumple la le% de conser#acin de la masa] Discute el concepto de Reactivo Limitante( /(*( alancea las si!uientes ecuaciones +uímicas a( Al X H*S/ → Al* X H* b( Cu X Hr → Cur X H* c( C*/H7-7 X * → C* X H* X -*

d( e( "( !(

C'2H'/-** X * → C* X H* X -* 9eCl X -a*S → 9e*S X -aCl PbS X H** → PbS/ X H* C4H4 X * → C* X H*

/(( alancea las si!uientes ecuaciones +uímicas, indicando para cada una de ellas la relacin en !ramosa(e6istente 9eS entre X reactantes →% productos( 9e* X S* *  b( HCl X * → H* X Cl* c( C/H'7 X * → C* X H* d( H*S X S* → S X H* e( CS* X * → C* X S* ∆ "( Cl → Cl X * /(/( alancea las si!uientes ecuaciones a( -H X * → -* X H* b( -*H/ X -*/ → -* X H* c( Al X * → Al* d( C1H''H X * → C* X H* e( P*1 X H* → HP/ "( Sb X * → Sb/'7 !( Li X * → Li*

/(1( Llena la si!uiente tabla calculando cu.ntos !ramos pesa ' mol de cada uno de los si!uientes compuestos M !Hmo% M !Hmo% Nom/re Nom/re Disul"uro de carbono

Bcido nítrico

He6acloruro de a8u"re

Amoníaco <-H>

Etanol

Di6ido de Carbono

Bcido sul"?rico

Mon6ido de Carbono Sul"ato c?prico pentaFidratado Dicromato de potasio < *Cr*3> Solucin !mol  uma 32: */1: /2: 54: *5/: 2: '3: //: *4: */5, 11 /(2( Se Face reaccionar ',77 ! de plomo con su"iciente o6í!eno, obteni;ndose ','11 ! de di6ido de plomo( Si la masa atmica del o6í!eno es '2 !mol, calcula la masa atmica del plomo( Solucin *73 !mol

/(3( Se sabe +ue el bromuro de un cierto metal M tiene "rmula Mr*, % se sabe tambi;n +ue la masa atmica del bromo es 47 uma % +ue ',1 ! del bromuro contienen ',* ! de bromo( \Cu.l es la masa atmica del metal] Solucin /7 uma /(4( Una mol;cula de un cierto compuesto binario "ormado por los elementos K e  contiene en total ocFo .tomos combinados( La "ormacin del compuesto re+uiere +ue el n?mero de .tomos de  sea el triple del n?mero de .tomos de K( a( Deduce la "rmula molecular del compuesto( b( Calcula moles delcantidad compuesto obtendrían al Facer reaccionar del elementocu.ntos delse elemento +ue la masa2,7! atmica  con su"iciente K, sabiendo de K es '7,7 uma % la de  es ',7 uma( Solucin a> f*2: b> ' mol

$+rmu%a empírica * ,ormu%a mo%ecu%ar /(5( Al +uemar completamente ,37 ! de un compuesto puro +ue contiene ?nicamente carbono, Fidr!eno % o6í!eno, se producen 2,27 ! de di6ido de carbono % *,37 ! de a!ua( Se sabe adem.s, +ue '/,4 ! del compuesto corresponden a 7,' mol( Determina la "rmula empírica % la "rmula molecular del compuesto( Solucin 9E CH2*( 9M C2H'*/( /('7( Un cierto compuesto contiene los .tomos A,  % C, en la proporcin **3, respecti#amente( Calcula la masa m.6ima del compuesto +ue se podría obtener a partir de 7,'31 mol de .tomos de A, 5,7⋅'7** .tomos de  % 5,2 ! de C, sabiendo +ue las masas atmicas de A,  % C son, respecti#amente, *: ': % '2 !mol( Solucin '2,1 ! /(''( Se mide la#olumen masa dede'7o6í!eno, L de un 6ido deacarbono, obteni;ndos e '5,2/ Se sabe tambi;n +ue el mismo medido las mismas condiciones de !(presin % temperatura, pesa '/,*4 !: +ue la masa atmica del o6í!eno es '2,7 !mol: % +ue la mol;cula de o6i!eno es biatmica( Calcula la masa molar del 6ido de carbono( Solucin // !mol /('*( Si se pesan en un mismo recipiente '7 ! de a!ua, '7 ! de amoníaco % '7 ! de clorato de aluminio, a( \cu.ntos moles de mol;culas de cada uno de los compuestos Fa% en cada una de las pesadas] b( \cu.ntos .tomos de o6í!eno Fa% en total en el recipiente] c( Cu.ntas mol;culas de a!ua podrían "ormarse si todo el Fidr!eno % todo el o6í!eno +ue Fa% en el recipiente "uesen separados de las mol;culas en las +ue est.n contenidos] Solucin a> 7,111mol: b> 7,144 mol: 7,731mol /('( \Cu.l es la masa m.6ima de cloruro de Fierro +ue se podría obtener a partir de una me8cla de 17 ! de sul"ato de Fierro % 7,/4 mol de cloruro de bario] Solucin /7,14! /('/( El clorato de potasio se descompone por accin del calor en cloruro de potasio % !as o6í!eno, \cu.ntos litros de !as o6í!eno, medidos en condiciones normales de temperatura % presin , se producen a partir de '1 ! de clorato de potasio] Solucin /,'' L /('1( El octano se puede obtener como un producto del petrleo a tra#;s de la si!uiente reaccin C'2H* X H* → C4H'4

\Cu.ntas mol;culas de octano es posible obtener a partir de **/ L de !as Fidr!eno, medidos en C-)P, suponiendo +ue el otro reactante est. en e6ceso] \Cu.ntos pesa ese n?mero de mol;culas] Solucin 2,7*'7*/ mol;culas: ''/7 ! /('2( Determina el porcenta$e en masa de Fierro en cada uno de los si!uientes compuestos 9eC , 9e* % 9e( Solucin /4,G: 37,7G: 33,4G /('3( \Cu.ntos =ilo!ramos de Fierro es posible obtener a partir de *777 =! de 9e /] Solucin '//2! /('4( En cierta cantidad de un compuesto Fa% combinados ',*'7* .tomos de carbono, 7,2mol de .tomos de Fidr!eno % ',2! de o6í!eno \Cu.les son las ra8ones molares entre los .tomos del compuesto] Solucin *C  2H ' /('5( Al anali8ar una sal de ní+uel se encuentra +ue en *,4/' ! de la misma Fa% ',173 ! del metal( La sal podría ser una de las tres si!uientes -iCl *: -i*:  -iS/( \De cu.l de esas sales se trata] Solucin -i* /(*7( El an.lisis elemental de un compuesto puro indica +ue posee un ',5G en masa de potasio, *4,5G en masa de cloro % 5,*G en masa de o6í!eno( Calcula las ra8ones molares entre sus .tomos( '  'Cl  /(*'( El acetileno % el benceno son dos Fidrocarburos distintos: sin embar!o, ambos poseen 7,5* ! de carbono por cada !ramo de compuesto( Si las masas molares son, respecti#amente, *2 !mol % 34 !mol, \cu.les son las "rmulas moleculares de cada compuesto] Solucin C *H*: C2H2 /(**( El an.lisis elemental de un carboFidrato arro$a los si!uientes resultados /7,77G de carbono, 2,3'G de Fidr!eno % 1,*5G desuo6í!eno( Si la masa molecular compuesto es apro6imadamente '47 uma, \cu.l es "rmula molecular] Solucin C2H'*del 2 /(*( Se sabe +ue ,// ! de un Fidrocarburo !aseoso ocupan 452 mL en condiciones normales( El porcenta$e en masa de carbono en este Fidrocarburo es 4,3*G( Determina la "rmula molecular del Fidrocarburo( Solucin C2H'/ /(*/( Se calientan 2,'5* ! de cloruro de bario Fidratado % se obtienen 1,*47 ! de cloruro de bario anFidro( \Cu.l es la ra8n molar entre el aCl* % el H* en la sal Fidratada] Solucin *

Reacciones( reacti6os %imitantes( cantidades necesarias /(*1( El 6ido de Fierro reacciona con mon6ido de carbono produciendo di6ido de carbono % Fierro met.lico( Calcula a( La masa de Fierro en !ramos +ue se podría obtener a partir de 7,1! de una muestra de 6ido ";rrico de un 47G en masa de pure8a, cuando se le trata con un e6ceso de mon6ido b( de La carbono( masa en !ramos de la muestra +ue se necesita para obtener ,7''7 * mol;culas de di6ido de carbono( Solucin a> 7,*4 ! % b> , ! /(*2( La Fidra8ina <-*H/> % el per6ido de Fidr!eno se utili8an $untos como combustible propulsor de coFetes( Los productos de reaccin son !as nitr!eno % a!ua( \Cu.ntos !ramos

de per6ido de Fidr!eno son necesarios para reaccionar completamente por cada mili!ramo de Fidra8ina] Solucin *,' 6 '7 ! /(*3( Calcula cu.ntos !ramos de 6ido de calcio % +u; #olumen de di6ido de carbono, medido en C-)P, se podrían obtener al calentar *77! de carbonato de calcio 51G en masa de pure8a( Solucin '72,* ! % /*,2 L /(*4( El "os"ato de calcio reacciona con carbono % di6ido de silicio, en una reaccin +ue produce silicato de calcio , "s"oro en la "orma tetraatmica
~~% mon6ido de carbono( Escribe % balancea la ecuacin +ue ri!e a esta reaccin( Lue!o determina a( El n?mero de moles de mol;culas de "s"oro~~
+ue se obtiene a partir de ' mol de "os"ato de calcio( b( La masa en ! de "s"oro +ue se "orma a partir de ' ! de "os"ato de calcio( c( El n?mero de moles de mol;culas de di6ido de silicio +ue se re+uiere por cada !ramo de "os"ato de calcio( Solucin a> 7,1 mol: b> 7,* ! /(*5( Para la reaccin descrita por la si!uiente ecuacin CH/ X * → C* X H* Determina a( Si se tienen '7 mol;culas de o6í!eno, \cu.ntas mol;culas de metano se necesitar.n para +ue la reaccin sea completa] b( Si en cambio se tiene una docena de mol;culas de o6í!eno, \cu.ntas mol;culas de C* se obtienen si la reaccin es completa] c( Si se tienen 2,7*'7* mol;culas de metano % se produce una combustin en e6ceso de o6í!eno \Qu; masa de C*, e6presada en =! % n!, se produce] Solucin a> 1 mol;culas: b> 2 mol;culas: c> 7,44 =! % 4,4 6 '7 '7 n! /(7( Se me8clan *4! de 6ido de calcio con //! de di6ido de carbono % se permite +ue se lle#e a cabo la reaccin descrita por la si!uiente ecuacinn Ca X C* → CaC a> Determina si con las cantidades usadas se produ$o una reaccin completa( b> Determina la masa de cada uno de los compuestos +ue est.n presentes en el recipiente al "inali8ar la reaccin, e6presada en ! % !( Solucin a> -: b> ** !  *,*6 '73 µ! C*: 17 !  1,76 '73 µ! de CaC /('( \Cu.ntos !ramos de di6ido de carbono se pueden obtener calentando *1! de carbonato de potasio] ∆ *C → * X C* Solucin: 4,7 ! /(*( La Fidrlisis del cloruro de propanoilo, un Faluro de acilo, ocurre se!?n → CH*CCl X H* CH CHCH*CH X HCl \Cu.ntos moles de cloruro de propionilo "ueron Fidroli8ados en una reaccin en la +ue se produ$eron '77 ! de .cido propinico] Solucin: ',1 mol

/(( Se Fa su!erido el uso del amoníaco como combustible limpio, pues el mismo arde produciendo ?nicamente !as nitr!eno % a!ua, nin!uno de los cuales es un compuesto contaminante ( -H X * → -* X H* Calcula la masa de nitr!eno +ue se "orma cuando reaccionan 17,7! de o6í!eno( Solucin: *5,* ! /(/( si!uiente El insecticida cloropicrina, CCl-*, se "abrica mediante un proceso +ue se describe en la ecuacin CH-* X Cl* → CCl-* X HCl Al Facer reaccionar '** ! de nitrometano con una determinada cantidad de !as cloro se obtu#ieron */2,31 ! de cloropicrina( \Cu.l de los reacti#os se a!ot primero] \Qu; cantidad, en !, de HCl se "orm] Solucin: Cl*: '2/,*1 ! /(1( Debido a +ue no es posible reali8ar al!unas mediciones dentro del cuerpo Fumano, una de las maneras de calcular las cantidades apro6imadas de !l?cidos, prtidos % lípidos +ue est.n siendo o6idados en el or!anismo en un momento dado, consiste en calcular la cantidad de C* e6pirado o de * inspirado( a( Determina la cantidad de !lucosa , en !ramos, +ue Fan sido in!eridos por un indi#iduo +ue e6pira un #olumen de C * e+ui#alente a ' mol de dicFa sustancia( b(\Qu; cantidad de o6í!eno, inspirado por el indi#iduo es empleada en la o6idacin de esa cantidad de !lucosa]( c(Si se o6ida ' mol de sacarosa , % por otra parte se o6ida ' mol de una !rasa, tripalmitina, C 1'H542 \La cantidad de C* e6pirada por un indi#iduo ser. i!ual, ma%or  menor en el caso del !l?cido +ue en el de la !rasa] Solucin: a> 7 !: b> * ! % c> menor /(2( Los cuadros pintados al leo +ue Fan enne!recido por reaccin del plomo con el sul"uro de Fidr!eno del aire +ue produce la consecuente "ormacin de sul"uro de plomo , pueden ser restaurados usando mu% cuidadosamente per6ido de Fidr!eno, se!?n la ecuacin PbS X / H** → PbS/ X / H* Determina cu.ntos mili!ramos de H** reaccionan en la limpie8a de 7,1 ! de PbS( Solucin: '55 m! /(3( En '331, mientras los "ranceses estaban en !uerra con Espaà, la Academia 9rancesa de la Ciencias o"reci un premio de '77(777 9rancos a +uien desarrollase un proceso de manu"actura de -a*S/ partiendo de "uentes de ba$o costo( En '357, -( Leblane desarroll un proceso en el cual el producto deseado se producía a partir de cloruro de sodio % .cido sul"?rico( -aCl X H*S/ → -a*S/ X HCl Calcula cu.ntos !ramos de -aCl se re+uieren para preparar '/,* ! de -a*S/( Solucin: '',3 ! /(4( La ?rea, C<-H*>*, es un slido cristalino mu% soluble en a!ua, +ue reacciona con Fidr6ido de sodio produciendo carbonato de sodio % amoníaco, -H(

Al reaccionar una cantidad desconocida de urea con su"iciente cantidad de Fidr6ido de sodio se producen /7 m! de amoníaco( a( \Qu; cantidad, en m!, de urea reaccion] b( \Cu.ntos m! de carbonato de sodio se produ$eron] Solucin: a> 277 m!: b> '727m! /(5( \Cu.ntos !ramos de "luoruro de berilio, e9*, pueden prepararse a partir de *7,7 ! de berilio % de *7,7 ! de "l?or] Solucin: */,5 ! /(/7( En la combustin completa de '3' m! de sacarosa , en atms"era de o6í!eno puro, se obtu#ieron 55 m! de a!ua( a( \Cu.ntos m! de C* se "ormaron] b( \Cu.ntos ! de * reaccionaron con la sacarosa] c( \Cu.ntos .tomos est.n contenidos en esa masa de o6í!eno] Solucin a> *2/ m!: b> '5* m!: c> 3,** 6 '7*' .tomos /(/'( El dolor de las picaduras de al!unas /%menoptera se debe, adem.s de al a!ui$ona8o, al .cido "rmico se!re!ado +ue penetra ba$o la piel( Este compuesto tiene uso en la industria, pero resulta m.s econmico sinteti8arlo +ue obtenerlo a partir de los mencionados insectos( El proceso industrial para su obtencin ocurre en dos etapas: la primera in#olucra la accin de mon6ido de carbono, C, sobre Fidr6ido de sodio slido, -aH, a unos *77 qC % presin de 4 atm, mientras +ue la se!unda es una reaccin con .cido clorFídrico Paso "8 C X -aH → HC-a Paso &8 HC-a X HCl → HCH X -aCl Si se inicia la reaccin me8clando  mol de C con 1 mol de -aH, determina a( \Es completa la reaccin] b( Partiendo de esas cantidades, \cu.ntas mol;culas del .cido "rmico se producen en el Paso * suponiendo +ue Fa% su"iciente cantidad de HCl] c( \Cu.ntos !ramos del reacti#o sobrante, de Faber al!uno, +uedan al "inal de la reaccin] Solucin a> -, b> ',472 6 '7*/ mol;culas: c> 47 ! -aH sobrante /(/*( El !as com?n de cocina est. compuesto por Fidrocarburos ali".ticos ( Durante una "u!a de !as, adem.s del l!ico ries!o de una e6plosin, +uienes respiran el !as su"ren en sus cuerpos una reaccin en la +ue el Fidrocarburo se o6ida a alcoFoles primarios, los cuales son sumamente t6icos CHCH*CH*CH X * → CHCH*CH*CH*H Se sabe +ue la dosis letal son /77 m! de alcoFol por cada dL de san!re( \Cu.l es la cantidad m.6ima de butano +ue podría aspirar una persona normal sin +ue le produ8ca la muerte, aceptando +ue el promedio de san!re en el cuerpo Fumano es de 3 L] Solucin *',5 ! /(/( En un Forno de alta temperatura se reduce el Fierro de un mineral compuesto por 6ido ";rrico al estado met.lico, calentando el compuesto en presencia de mon6ido de carbono: en esta reaccin de 6idoreduccin se "orma tambi;n di6ido de carbono como subproducto( El mon6ido de carbono se "orma a su #e8 +uemando carbono en una cantidad controlada de o6í!eno puro(

C X * → C C X 9e* → 9e X C* \Qu; masa de o6í!eno es necesaria para producir una tonelada de Fierro] Supon!a +ue dispone de su"icientes cantidades de todos los dem.s reactantes( Solucin /7 =! /(//( Una estudiante desea preparar 17 ! de Hr en el laboratorio Faciendo reaccionar bromuro de sodio slido con .cido "os"rico concentrado -ar X HP/ → Hr X -aP/ Si #a a emplear un e6ceso de 17G de .cido "os"rico con respecto a la cantidad necesaria, siendo el -ar el reacti#o limitante, determina cu.ntos !ramos de cada reacti#o serían necesarios suponiendo +ue la reaccin tiene un rendimiento de a> '77G % b> 47G Solucin a> 2,11 ! -ar: 7,*/ ! HP/: b> 35,1* ! -ar: 7,*/ !P H / /(/1(Se calent una me8cla de M!C  % CaC , lo!r.ndose la descomposicin de ambas sales en reacciones mu% similares +ue producen C* en ambos casos, adem.s de M! % Ca respecti#amente( Posteriormente, la me8cla se calent Fasta desprender todo el C*, % la masa del recipiente e6periment una disminucin del 17G( Determina cu.l era el porcenta$e inicial de cada uno de los carbonatos( Solucin ,1G M!C: 22,1G CaC /(/2( Un estudiante est. reali8ando una pr.ctica del Laboratorio de Química r!.nica en la +ue debe preparar aspirina en el laboratorio empleando la reaccin descrita por la si!uiente ecuacin C3H2 X C/H2 → C5H4/ X C*H/* El pro"esor le su!iere +ue utilice un 17G de e6ceso de C /H2, % +ue en promedio en esa e6periencia se obtiene un rendimiento del 3/G( Si desea producir *7 ! de aspirina, \cu.ntos !ramos de cada reacti#o debe emplear en su procedimiento] Solucin *7,3 ! C3H2: **,51 ! C/H2 /(/3( Se disuel#e una muestra de plomo puro, +ue pesa *,73 !, en su"iciente .cido nítrico concentrado, obteni;ndose una disolucin de nitrato de plomo( Se trata esta disolucin con .cido clorFídrico, cloro !aseoso % cloruro de antimonio( El resultado es un precipitado de <-H/>*PbCl2( \Cu.l es la masa m.6ima de este ?ltimo producto +ue se puede obtener a partir de la muestra de plomo] Solucin /,12 ! /(/4( Cuando el bromuro de bario, ar*, se calienta en una corriente de cloro !aseoso, Cl *, se con#ierte totalmente en cloruro de bario, aCl *( De ',17 ! de ar* se obtienen e6actamente ',71 ! de aCl*( Calcula la masa atmica del bario con estos datos, sabiendo +ue las masas atmicas del cloro % del bromo son, respecti#amente, 1,1 uma % 47 uma( Solucin '2,1 !mol '2,1 uma /(/5( Una muestra de una me8cla de CaCl* % -aCl, +ue pesaba /,** !, "ue disuelta en a!ua % tratada para precipitar todo el calcio como CaC , el cual "ue lue!o calentado % con#ertido en Ca puro( La masa "inal del Ca "ue 7,51 !( \Cu.l era el porcenta$e de cada sal en la me8cla ori!inal]

Solucin //,3 G CaCl* /(17( El 6ido de #anadio reacciona con el 6ido de Fierro % produce 6ido de #anadio % 6ido de Fierro \Cu.ntos !ramos de 6ido de #anadio se pueden obtener a partir de *,77 ! de 6ido de #anadio % 1,31 ! de 6ido de Fierro] Solucin *,'4 ! /(1'( Cuando se Face pasas #apor de a!ua sobre Fierro caliente, se produce la me8cla e+uimolar de los 6idos "erroso %9e";rrico, adem.s Fidr!eno, siendo*lareaccin → 9e9e H* de X X H* Si se Facen reaccionar //,24 ! de Fierro con 7,52 mol de #apor de a!ua, calcula la masa, en !ramos, de 6ido "erroso";rrico "ormado( Solucin 11,2 ! /(1*( Se tratan '77 ! de aluminio met.lico con e6ceso de disolucin acuosa de .cido sul"?rico, produci;ndose sul"ato de aluminio % !as Fidr!eno( )odo el Fidr!eno obtenido se Face reaccionar con 6ido de cobre produci;ndose cobre met.lico % a!ua( Calcula la cantidad, en !ramos, de 6ido de cobre +ue se consume( Solucin //' ! /(1( Sea la reaccin descrita por la si!uiente ecuacin 9e* X C → 9e X C* a( Calcula cu.ntos !ramos de Fierro met.lico se producen a partir de su"iciente cantidad de mon6ido de carbono % ' =! de una muestra +ue contiene 47G en masa de 6ido ";rrico( b( \Qu; masa de muestra, en !ramos, se necesita Facer reaccionar con su"iciente cantidad de mon6ido de carbono para obtener ,7'⋅'7* mol;culas de di6ido de carbono] Solucin a> 127 !: b> , ! /(1/( Considera las reacciones sucesi#as descritas por las si!uientes ecuaciones CuS/ → Cu X S* X * Cu X -H → Cu X -* X H* Calcula cu.ntos !ramos de sul"ato de cobre son necesarios para obtener 7,71 mol de mol;culas de !as nitr!eno( \cu.ntos !ramos de cobre met.lico se obtienen en el mismo proceso( Solucin *,5 ! CuS/: 5,1 ! Cu /(11( Cuando se calienta boro en atms"era de o6í!eno se produce 6ido de boro( Si se parte de ,77 ! de boro % 5,7⋅'7** mol;culas de o6í!eno, \cu.ntos !ramos de 6ido de boro se debe obtener] Solucin 2,52 ! /(12( Un compuesto or!.nico tiene la si!uiente composicin ponderal 2/,43G de carbono: ',1'G ** de Fidr!eno % el resto de o6í!eno( Se sabe +ue ',41 ! del compuesto contienen⋅'7',1 mol;culas( Calcula la "rmula molecular del compuesto( Solucin 3/ !: C4H*7*

/(13( El #ina!re com?n de cocina es una disolucin poco concentrada de .cido ac;tico en a!ua( En la combustin del .cido ac;tico puro, CHCH, se produce di6ido de carbono % a!ua( Si se tratan ',1 ! del .cido puro con 23* mL de o6í!eno medidos en condiciones normales, calcula cu.ntos !ramos de a!ua +ue se producen( Solucin 7,1/ ! /(14( Considera 7,' mol de percolarato "erroso Fe6aFidratado a( \Cu.ntos mol de .tomos de o6í!eno Fa% en esa cantidad de la sal] b( \Cu.ntos !ramos de Fierro Fa% en la muestra] Solucin a> ',/ mol: b> 1,2 /(15( El sul"uro de Fierro reacciona con o6í!eno "ormando 6ido de Fierro % di6ido de a8u"re( El di6ido de a8u"re se combina con el o6í!eno del aire "ormando tri6ido de a8u"re, el cual a su #e8 produce .cido sul"?rico al disol#erse en a!ua( Calcula el porcenta$e de pure8a en sul"uro de Fierro de una muestra de 37,/ ! de un mineral +ue produce 5,* ! de .cido sul"?rico tras el tratamiento descrito( Solucin 17G

ema =# Diso%uciones

G%osario Materia# Cual+uier cosa +ue ocupa un espacio % posee masa( $ase# Parte Fomo!;nea de un sistema +ue est. en contacto con otras partes del mismo pero separada de ellas por una "rontera bien de"inida( Di%uci+n# Procedimiento para preparar una disolucin menos concentrada a partir de una m.s concentrada( Diso%uci+n acuosa# Me8cla Fomo!;nea en la +ue el disol#ente es a!ua( Diso%uci+n# Me8cla Fomo!;nea de dos o m.s sustancias( Diso%uci+n no saturada# Disolucin +ue contiene menos soluto del +ue puede disol#er( Diso%uci+n saturada# Disolucin +ue resulta cuando, a una temperatura determinada, se disuel#e la m.6ima cantidad de una sustancia en un disol#ente( Diso%uci+n so/resaturada# Disolucin +ue contiene m.s soluto del +ue est. presente en una disolucin saturada( Diso%6ente# Es un componente de la disolucin en el +ue est.n disueltos uno o m.s solutos( @eneralmente el disol#ente se encuentra en ma%or cantidad +ue los solutos % determina el estado de la materia en el +ue e6iste la disolucin( E%emento# Sustancia +ue no puede separarse en sustancias m.s sencillas por m;todos +uímicos( Densidad# Es una propiedad "ísica +ue se obtiene di#idiendo la masa de un material u ob$eto por su #olumen ( Me5c%a# Es cual+uier muestra de materia +ue no es pura, es decir, +ue no es un elemento o compuesto( Al contrario +ue pasa para un sustancia, la composicin de una me8cla puede #ariarse( Las me8clas pueden ser Fomo!;neas o Fetero!;neas( Me5c%a Fetero!7nea# Sus componentes se separan en 8onas "ísicamente distintas +ue di"ieren entre las propiedades % con "recuencia en la composicin( Me5c%a Fomo!7nea# Es una me8cla de elementos %o compuestos +ue tienen una composicin % propiedades uni"ormes en una muestra determinada( Sin embar!o, la composicin % propiedades pueden #ariar de una muestra a otra( Mi%imo%# Es la mil;sima parte de mol <7,77' mol>( Mo%# Es una cantidad de sustancia +ue contiene <2,7**'/ 6 '7 *> .tomos, unidades "rmula o mol;culas( So%u/i%idad# Es la concentracin de su disolucin saturada( $racci+n mo%ar# Es la "raccin de mol;culas de la me8cla +ue son de un determinado tipo( Es la cantidad en moles de un componente di#idido por la cantidad total de moles de todas las sustancias de la me8cla( Mo%a%idad( m# Es la concentracin de una disolucin e6presada como cantidad de soluto, en moles, di#idida por la masa del disol#ente e6presada en =ilo!ramos( Mo%aridad( M# Es la concentracin de una disolucin e6presada como cantidad de soluto, en moles, di#idida por litro de disolucin( So%u/i%idad mo%ar# Es la molaridad de soluto en una disolucin saturada( So%uto# Es un componente de la disolucin +ue se disuel#e en un disol#ente( Una disolucin puede tener #arios solutos, estando estos presentes en menor cantidad +ue el disol#ente( Porcenta9e# Es el n?mero de partes de un constitu%ente en '77 partes del total( Porcenta9e en mo%es# Es la "raccin molar e6presada como porcenta$e, es decir, "raccin molar 6 '77G(

Guía  diso%uci+n de un s+%ido no 6o%-ti% en a!ua Se desea preparar 177mL de una disolucin acuosa de sul"ato c?prico al 7,* molL( Para ello, se dispone en el laboratorio de un recipiente +ue contiene sul"ato c?prico pentaFidratado al 54G, adem.s de todos los materiales presentados arriba % su"iciente a!ua destilada(

<4 Como de costumbre, es necesario comen8ar la resolucin de este problema por la reali8acin de los c.lculos, lo cual permitir. saber +u; cantidad del slido es necesaria pesar para preparar la disolucin deseada( Se desean preparar 177mL de una disolucin 7,*M( Utili8ando la ecuacin de molaridad, o Faciendo una re!la de tres, se tiene

M=

n [mol] V [L ]

⇒ n = M ⋅ V = 0.2 mol / L ⋅ 0.5 L ⇒ nCuSO.  7,' mo%

Hacen "alta 7,' mol de la sal para +ue al ser disueltos Fasta un #olumen "inal de 177mL, la disolucin resultante sea 7,*M( AFora bien, no es posible medir directamente los mol de una sustancia, pero sí puede medirse la masa de slidos usando una balan8a( Para Fallar la masa de sal necesaria, se multiplica el n?mero de mol por la masa molar( Sin embar!o, si se re#isa el enunciado del problema, se obser#ar. +ue la sal de la cual se dispone es sul"ato c?prico pentaFidratado, +ue di"iere de la sal anFidra en +ue 1 mol;culas de a!ua est.n enla8adas este+uiom;tricamente por cada CuS/( Así, la "rmula de la sal es CuS/1H*, su masa molar deber. incluir el aporte de esas cinco mol;culas de a!ua % ser. entonces MCuS/1H*  MCu' X MS' X M/ X MH'7 X M1  */5,11 !mol Así, la masa de sal necesaria ser. M

m [ g] n [mol]

⇒ m  n  M  7,' mol  */5,11 !mol ⇒

mCuSO.>=&O  */,511 ! La sal, sin embar!o, no es pura, pues slo el 54G del recipiente corresponde a sul"ato c?prico pentaFidratado( Para ase!urarse +ue Fa%an */,511! % en consecuencia 7,'mol de CuS/1H*, es necesario pesar un poco m.s( La cantidad e6acta se determina Faciendo uso $ustamente de ese 54G( Usemos una re!la de tres esta #e8 corresponden al 54G ←   */,511! sal pura cu‡nto ser‡  → mnecesaria  *1,/2/ ! sa% de% recipiente '77G  j+ue tal % como esper.bamos, es un poco ma%or +ue el #alor +ue Fabíamos obtenido anteriormente(

"4 Limpie5a de materia%es8 Habiendo calculado la masa necesaria para pre parar la disolucin, el pr6imo paso ser. sele cionar % la#ar todos los materiales necesario s, lue!o de Faberse colocado la bata de labor torio( En este caso usaremos  aln a"orado de 177mL  Esp.tula  A!itador de #idrio  Vidrio de relo$  ea=er de '77mL  Embudo de tallo corto Adicionalmente Faremos so de la balan8a del laboratorio, la piceta con a! ua destilada % la bata( Nota8 lo m.s recomenda le es anotar los materiales al "inal, cuando %a s e Fa%a escrito toda la descripcin de la e6perie ncia, pues no siempre es ".cil saber a priori cu .les materiales Far.n "alta en +u; momento( &4 Secado de materia%es8 ecar el bea=er, la esp.tula % el #idrio de relo$( Lo m.s ptimo ser. secar el bea=er % el #idrio de relo$ en la estu"a, despu;s de lo cual se les d ber. permitir en"riar a temperatura ambiente ant es de proceder a pesar ( S inosedi ispone de estu"a, ser. necesario ase!urarse +ue despu;s de secar no +ueden en el bea=er resto de papel, tela, etc( '4 Pesar e% /eaer8 Silab lan8a tiene sistema de tarado, re!resar la ni#elac in a cero % proceder( Si no lo posee, anotar la asa del bea=er( .4 Si la balan8a "ue tarada a cero, pesar los *1,/2/! de sal, usando la esp.t la( Si no "ue tarada a cero, sumar los *1,/2/! a la masa del bea=er % aàdir sal Fasta alcan8ar e sa masa total( =4 )apar inmediatamente el b a=er con el #idrio de relo$ % trasladar al lu!ar donde se tiene el baln <+ue no deber. ser en la mism 8ona de la balan8a>( 4 Diso%uci+n8 Aàdir una e+ueà cantidad de a!ua destilada al slido, a penas su"iciente para sumer!irlo( 0e#ol#er co el a!itador de #idrio Fasta disol#er( Si no se lo !ra disol#er el slido, aàdir una pe+ueà canti dad adicional de a!ua destilada % a!itar( Si a?n así no se disuel#e el slido, permitir decantar, roceder al paso 3> % lue!o re!resar al 2>( ;4 Haciendo uso de la t;cnic a descrita aba$o, tras#asar el lí+uido al baln a"orado( :4 La6ado8 Aàdir una pe+ueà cantidad de a!ua destilada al bea=er +ue contenía el s lido( Hacer correr el lí+uido por las paredes del recipiente para arr strar los restos del compuesto +ue Fa%an +uedado( 4 )ras#asar usando la t;cnica descrita en >( 0epetir 4> % 5> al m nos tres #eces lue!o de +ue %a no +uede slido n el bea=er( Enrasar con el menisco tocando tan!en ialmente la línea de "<4 a" re( A!itar % rotular( N ta8 bs;r#ese +ue no "ue necesario c$rarn in!u o de los instrumentos en esta e6periencia( M.s a?n, Facerlo Fabría sido incorrecto( Para una br #e descripcin del proceso e implicaciones del c$ra*o, lea la parte  de esta !uía, a continuacin( G ía  di%uci+n de un -cido en a!ua N ta8 bser#e +ue el subtítulo de esta secci n dice Dilucin, no Disolucin( Una disolucin se prepara al me8clar un soluto con un disol#e nte, como cuando se disuelve en a!ua una pastill de Al=aSel8er, o al aàdirle sal al a!ua para Facer pasta( Cuando %a est. preparada la disolu in, si la misma est., di!amos, mu% dulce < mu% "uerte>, puede diluírsele a àdi;ndole m.s a !ua( Así, el -estea se disuelve al aàdirle a! ua al slido, mientras +ue el JFis=% se diluea a` l adirle m.s a!ua, pues el JFis=% %a es una disolu in antes de aàdirle a!ua, mientras +ue el t; es u slido(

Se desea preparar *17mL deuna disolucin acuosa de .cido clorFídrico al 7, 1 molL( Para ello se dispone, adem.s de todos l s materiales presentados arriba % su"iciente a ua destilada, de una botella de .cido concentrado u%a eti+ueta se presenta a continuacin

<4 Una #e8 m.s, es neces ario comen8ar la resolucin del problema por la reali8acin de los c.lculos( Es bueno anali8 ar Facia dnde se desea lle!ar % desde dnde se est. partiendo( El .cido est. concentrad o, pero %a est. disuelto en a!ua, esto es la e8cla ori!inal es un lí+uido( Como tal, es l !ico pensar +ue al "inal se desee saber cu. ntos mililitros de esa disolucin ma*re son ecesarios para +ue, al aàdirse a!ua Fasta al an8ar los *17mL de me8cla, la concentracine HCl resultante sea 7,1 molL( Entonces, se tiene una oncentracin % un #olumen de la disolucin "i al: puede Fallarse la cantidad en mol necesari  nC%  MHCl  VHCl 7,1m lL  7,*1 L ⇒ nC%  7,'*1 mo% de C% necesa ios La botella de la disoluci n madre muestra #arios datos, entre ellos el #al r de la densidad % el porcenta$e de pure8a( abiendo cu.ntos mol de HCl son necesarios, es posible calcular la cantidad en !ramos de H l puro( A partir de esa cantidad se puede Fallar la masa de disolucin madre, el HCl sA:el sin 3G( Esa masa disolucin lue!o pesarse, se Fi8o de en lalacual e6perienci embar!o, conde.cidos % en madre !eneralpodría con lí+uidos, resultacomo m.s con#eniente medir un # lumen con los materiales de #idrio apropiados, para lo cual puede usarse la densidad % así alcular el #olumen de la disolucin madre neces ario para preparar los *17mL de HCl 7,1M( mC% 3puro4 nHCl MHCl 7,'*1 mol  2,1 !mol⇒ mC% 3puro4 /,12*1! C% puro AFora se desea calcular la masa de disolucin usando el porcenta$e deHCl en la disolucin madre en 3 ! de HCl puro  est‡ncontenidos    → '77 ! disolucin de HCl madre star‡n en /,12*1 ! de HCl puro   → mdiso%# madre neces#  '*,' ! diso%uci n C% madre 9inalmente, se usa la den sidad para Fallar el #olumen de disolucin madre necesario

d=

m [ g] V [mL ]

⇒ Vmadre

12.331 g m madre = ⇒ TC%  5,5// mL dmadre 1.24 g / mL

El #olumen necesario para preparar *17 mL de HCl al 7,1 molL es 5,5//m L( Sin embar!o, en el laboratorio no se dispone de pipetas +ue puedan medir e6actamente esa c ntidad( Es necesario tomar una decisin al res ecto( Es ra8onable pensar +ue si se miden '7mL, la concentracin a?n estar. ceptablemente cerca de los 7,1M +ue se dese n, por lo cual en este caso se puede usar unapipeta 6o%um7trica de "(

"4 La#ar todos los materiales a usar con abundante a!ua de cForro % $abn de ser necesario( Una #e8 eliminados los restos de $abn, en$ua!ar con a!ua destilada( Estos materiales ser.n bea=er de 17mL, baln a"orado de *17mL, pipeta #olum;trica de '7mL, #idrio de relo$ pe+ueò( &4 Al culminar el la#ado del baln a"orado de *17mL, aàdirle a!ua destilada apro6imadamente Fasta la mitad de su capacidad( Introducir en la campana de e6traccin de #apores( '4 Disponer de un bea=er de desecFos, de unos *17mL, el cual deber. contener unos '77mL de a!ua de cForro( .4 Curado de% /eaer8 )raba$ando dentro de la campana, #erter una pe+ueà cantidad de .cido concentrado en el bea=er de 17mL( Ase!ur.ndose de Fumedecer todas las paredes, ir desecFando Facia el bea=er de *17mL ( 0epetir dos #eces m.s( =4 Aàdir unos 7mL de disolucin madre al bea=er( 4 Curado de %a pipeta8 Usando una pera de succin o propipeta, e6traer una pe+ueà cantidad del .cido del bea=er Facia la pipeta: remo#er cuidadosamente la propipeta % Fumedecer todas las paredes de la pipeta, #ertiendo el lí+uido Facia el bea=er de desecFos( 0epetir dos #eces m.s( ;4 Medir la cantidad deseada ( :4 Verter la cantidad dentro del baln( 4 )apar inmediatamente el bea=er +ue contiene el sobrante de solucin madre de HCl( "<4 A!itar mu% le#emente el baln para Fomo!enei8ar( ""4 Completar el #olumen usando la piceta, Fasta +ue el menisco del lí+uido est; ubicado tan!encialmente por arriba de la línea de a"ore( E9ercicios resue%tos '( Se disuel#en *7  ! de -aH en 127 ! de a!ua( Calcula a> la concentracin de la disolucin en G en masa % b> su molalidad( Ar<-a> *( Ar<>'2( Ar'( a> % NaOH =

m( g ) NaOH m( g ) disolución

.100; % NaOH

=

20 580

.100; % NaOH

= 3,45.

b> Primeramente calculamos los moles +ue son los *7 ! de soluto 1 mol NaOH 40 g m

=

=

X

20 g

;X

moles ( soluto ) m( kg ) de disolvente

;

= 0,5 moles. m

=

0,5 moles 0,56 kg

= 0,89 m;

*( \Qu; cantidad de !lucosa, C2H'*2 , se necesita para preparar '77 cm de disolucin 7,* molar] M

=

moles( soluto) V (l ) de disolución

;

moles C 6 H 12 O6

= M .V = 0,2 M .0,1l ;

moles C 6 H 12 O6

= 0,02.

1 mol glu cos a 180 g

=

0,02 moles X

;X

= 36 g .

( Se dispone de un .cido nítrico comercial concentrado al 52,3 G en peso % densidad ',1 !ml( \Cu.ntos ml del .cido concentrado ser.n necesarios para preparar 7,* l( de disolucin ',1 M de dicFo .cido] Mm  2!mol( Primeramente calcularemos los moles de .cido puro +ue necesitamos M

=

moles( soluto) V (l ) de disolución

;

moles( HNO3 ) = M .V

= 1,5M .0,2l = 0,3.

AFora calculamos la masa en ! correspondiente 0,3moles x

63g 1mol

= 18,9 g de HNO3 .

Como el .cido comercial del +ue disponemos no es puro, sino del 52,3 G necesitaremos pesar 100 g del ácido comercial contienen 96,73 g ácido puro

=

X

18,9 g ácido puro

;

X

= 19,54 g ácido comercial.

Como necesitamos a#eri!uar el #olumen en ml +ue Femos de co!er, utili8amos la densidad del .cido comercial m( g ) 19,54 g = 13ml. d ( g / ml ) = ; V (ml ) = V ( ml )

1,5 g / ml

/( Calcula la masa de nitrato de Fierro , 9e<->*, +ue Fa% en '77 ml de disolucin acuosa al 2 G( Densidad de la disolucin ','2 !ml( De la densidad sabemos +ue los '77 ml de disolucin tienen de masa ''2 !( Como es al 2 G, la masa de soluto e6istente ser. En 100 g disolución hay 6 g Fe( NO3 ) 2

=

En 116 g disolución X

;

X

= 6,96 g Fe( NO3 ) 2 .

1( Indica de +u; modo prepararías  l de disolucin 7,' M de HCl si disponemos de un HCl concentrado del 2 G % densidad ','5 !ml( Calculamos la masa de HCl +ue necesitamos( Para ello, utili8ando el concepto de molaridad, a#eri!uamos primeramente los moles de HCl +ue #a a tener la disolucin +ue +ueremos preparar n( HCl )

Como

= M .V = 0,1M .0,5l = 0,05moles.

M m ( HCl ) = 36,5 g / mol . Los 7,71 moles ser.n 0,05moles.

36,5 g 1mol

= 1,83 g HCl.

Esa masa de HCl la tenemos +ue co!er del HCl concentrado del +ue se dispone <2 G % densidad ','5 !ml(>( Al no ser puro, sino del 2 G tendremos +ue co!er m.s cantidad de !ramos 100 g del HCl concentrado contienen 36 g HCl puro

=

X

1,83 g HCl puro

;

X

= 5,08 g HCl puro.

Como! se trata de un lí+uido del +ue conocemos su densidad, determinamos el #olumen de esos 1,74 V

=

m ρ

; V

=

5,08 g 1,19 g / ml

= 4,27 ml HCl del 36%.

Preparacin En un matra8 a"orado de  l +ue conten!a al!o de a!ua destilada, se introducen /,*3 ml del HCl concentrado del 2 G, utili8ando una pipeta( -o absorber el .cido con la boca por+ue es t6ico( Se a!ita con cuidado el matra8 Fasta +ue se disuel#a el soluto( Se aàde a!ua destilada al matra8 Fasta alcan8ar e6actamente la seàl de 177 ml( 2( Se disuel#en en a!ua 7,1 ! de cloruro amnico <-H/Cl> Fasta obtener 7,1 l de disolucin( Sabiendo +ue la densidad de la misma es '7*3 =!m , calcula a> La concentracin de la misma en porcenta$e en masa( b> La molaridad( c> La molalidad( d> Las "racciones molares del soluto % del disol#ente( Mm<-H/Cl>1,1!mol( Primeramente '7*3=!m  ',7*3 !cm( Lue!o la masa de ' l de disolucin ser. de '7*3 ! % la de medio litro 1',4 !( De ellos 7,1 ! son de soluto % el resto /4, ! son de a!ua( masa ( g ) soluto 30,5 g x100 = x100 = 5,94%. masa ( g )disolución 513,8 g moles soluto 30,5 g / 53,5 g / mol 0,57moles = = = 1,14M . M = volumen(l )disolución 0,5l 0,5l moles soluto 0,57 moles m= = = 1,18m. masa ( kg ) disolvente 0,483kg

a> % masa NH 4 Cl = b> c>

d> Calculamos los moles de a!ua n( H 2 O) = 483,3g

XS

=

n º moles soluto nº moles totales

=

0,57 0,57 + 26,85

= 0,02;

x

1mol 18 g

= 26,85moles.

XD

=

n º moles disolvente n º moles totales

=

26,85 0,57 + 26,85

= 0,98.

3( Un .cido sul"?rico concentrado de densidad ',4 !ml tiene una pure8a del 57,1 G(Calcula: a> Su concentracin en !l( b> Su molaridad( c> El #olumen necesario para preparar  de litro de disolucin 7,* M( Mm54!mol( a> g / l =

masa( g ) ácido puro volumen(l ) disolución

SUP-EMS +ue tomamos ' l de .cido <'777 ml> lue!o su masa ser. de '477 !, de los cuales el 57,1 G son de .cido puro

b> M =

90,5

= 1629 g ácido puro ; 100 n º moles soluto ; V (l )disolución

1800 g x

g /l

=

1629 g 1l

= 1629 g / l.

Como conocemos los !ramos de .cido puro +ue Fa% en 'l de disolucin, ?nicamente tenemos +ue e6presarlos en moles 1629 g x

1mol

= 16,62moles;

M

=

16,62moles

= 16,62M .

1l

98 g

c>  de litro de disolucin 7,* M( son n º moles = M .V ; En !ramos ser.n 0,05moles x

98 g 1mol

n º moles

1

= 0,2M . l = 0,05 moles; 4

= 4,9 g de ácido puro.

La masa de .cido sul"?rico del 57,1 G ser.

m = 4,9 g x

El #olumen +ue se Fa de co!er del .cido ser. V =

m

100 90,5

; V

=

ρ

= 5,4 g. 5,4 g 1,8 g / cm 3

= 3 cm 3 .

4( En /7 ! de a!ua se disuel#en 1 ! de .cido sul"Fídrico, Mm / !mol( La densidad de la disolucin "ormada es ',74 !cm( Calcula a> el porcenta$e en masa: b> la molalidad: c> la molaridad % d> la normalidad de la disolucin( a> % masa = b>

m

=

masa ( soluto ) masa ( disolución )

n º moles soluto nº kg disolvente

;

m=

x100;

% masa

5 g / 34 g / mol 0,04kg

=

5 5 + 40

= 3,67 m;

100 = 11,11%;

c> Para calcular la molaridad necesitamos conocer el #olumen de la disolucin ρ

M

m

=

V

=

; V

=

m ρ

n º moles

=

45 g 1,8 g / cm

soluto

V (l ) disolución

=

3

= 41,66 cm 3 ;

5 g / 34 g / mol 0,04136 l

= 3,53 M ;

d> Para calcular la normalidad necesitamos conocer el n?mero de e+ui#alentes Como es un .cido diprtico el E+ !ramo es la mitad del mol Eq − gramo

N

=

=

mol ( g )

2

=

34 g 2

n º equivalentes ( soluto ) V (l ) disolución

= 17 g ;

;N

=

5 g / 17 g / Eq 0,04136 l

= 7,11 N ; +ue es el doble +ue la molaridad(

5( Se desea preparar ' l de disolucin de HCl 7,1 M( Para ello se dispone de las disoluciones A % ( Calcular la M de la disolucin A % el #olumen necesario +ue Fa% +ue tomar de cada disolucin para obtener la disolucin deseada a> Para calcular la M de la disolucin A, partimos de ' l % a#eri!uamos m su masa ; m = ρ .V ; m = 1,095 g / cm 3 .1000cm 3 ; ρ = V m = 1095g .

Como es del 1G, de los '751 ! +ue tiene de masa ' l, su 1G ser.n de HCl

HCl

HCl

1G ',751!ml

7,' M

A masa HCl

= 1095 g x

5 100



= 54,75 g HCl puro.

La molaridad ser.

M

=

n º moles

soluto

V (l ) disolución

=

54,75 g / 36,5 g / mol 1l

= 1,5 M ;

b> Para preparar ' l de disolucin 7,1 M me8clando #ol?menes de los dos .cidos tenemos +ue tener presente +ue 'q> Que el n?mero de moles +ue Fabr. de co!erse entre la disolucin A % la  Fa de ser los +ue Fa de tener la disolucin +ue se #a a preparar nº moles = V .M = 1 1.0,5M = 0,5moles.

*q> Que la suma de los #ol?menes de las dos disoluciones Fa de ser ' l( Al #olumen +ue tomemos de la disolucin A le llamamos VA % al de la disolucin  V, de manera +ue V 'VA Planteamos la ecuacin con los moles de manera +ue la suma de los +ue tomamos de la disolucin A m.s los +ue tomamos de la disolucin  sea i!ual a 7,1 + 0,1(1 − V ) = 0,5;

1,5.V A

A

= 0,286 l = 286 cm 3 .

V A

= 0,714 l = 714 cm 3 .

V B

Pro/%emas 1('( \Qu; masa de cada una de las si!uientes sustancias slidas es necesaria para preparar 177mL de disoluciones 7,*77 molL de cada una de ellas] a> -a*Cr/: b> *Cr*3: c> @lucosa : d> -a*S/: e> H Solucin a> ',74 !: b> *5,/!: c> '4,7!: d> '/,*!: e> 1,2! 1(*( Cu.ntos !ramos de soluto Fabr. en cada una de las si!uientes soluciones a( *1mL de una solucin de r 7,'*1 molL b( 17mL de una solucin A!- 7,177 molL c( '77mL de una solucin aCl* 7,'77 molL d( 177mL de una solucin -aH 7,*77 molL Solucin a> 7,3* !: b> /,*17 !: c> *,74 !: d> /,77 1(( Indi+ue la concentracin de cada in en cada una de las si!uientes soluciones a( Una me8cla de *7mL de HCl 7,'7 molL con '7mL Cl 7,**7 molL b( '1 mL de -a*S/ 7,77 molL con '7mL de -aCl 7,'77 molL c( ,1! de r en '77mL de solucin 7,177 molL de CaCl* ( Solucin a> [HX]  7,723 M, [Cl]  7,'/ M, [X]  7,73 M: b> [-aX]  7,/ M, [S/*]  7,'4 M, [Cl]  7,7/ M: c> [Ca*X]  7,1 M, [Cl]  ',7 M, [X]  7,*5 M, [r]  7,*5 M: 1(/( Se preparan dos soluciones acuosas, una conteniendo '1 ! de nitrato de plata de 57 G en masa de pure8a % otra conteniendo 4 ! de cloruro de sodio de 47 G en masa de pure8a( Al me8clar ambas disoluciones precipita cloruro de plata +ue es un slido pr.cticamente insoluble( Suponiendo +ue las impure8as no a"ectan la "ormacin del cloruro de plata, calcula la cantidad, en !ramos, +ue precipita de esta ?ltima sal( Determina si con las cantidades usadas se produ$o una reaccin completa( Solucin '',1 ! 1(1( Una disolucin se prepara disol#iendo /,7 ! de perman!anato de potasio <Mn/> en 2/7,7! de a!ua( Calcula el porcenta$e masamasa del perman!anato de potasio en la disolucin( Solucin7,2*G 1(2( Calcula el n?mero de moles de cianuro de potasio contenidos en /77 mL de disolucin acuosa 7,1 molL en esta sal( \Qu; #olumen de la disolucin 7,1molL de cianuro de potasio se necesita para preparar 77 mL de una disolucin acuosa 7,7* molL] Solucin 7,* mol: '* mL

1(3( \Cu.ntos !ramos de nitrato de ma!nesio se re+uieren para preparar 177mL de una solucin ',17 molL en esta sal] \Qu; debe Facerse para preparar '77mL de una solucin 7,31 molL de nitrato de ma!nesio a partir de la solucin preparada anteriormente] Solucin ''',**1 !: 17 mL 1(4( En *77mL de una disolucin acuosa de bicarbonato de sodio Fa% disueltos /,*7! de la sal( A esta disolucin se le aàden '77mL de una disolucin acuosa de .cido sul"?rico 7,4 molL( Una #e8 +ue los solutos Fan reaccionado, calcula la molaridad del sul"ato de sodio "ormado % el #olumen +ue en condiciones normales ocuparía el di6ido de carbono desprendido( Supn!ase +ue los #ol?menes de las disoluciones son aditi#os % +ue el a!ua "ormada en el proceso no altera el #olumen de la disolucin "inal( Solucin 7,74 !: ','* L 1(5( Calcula cuantos !ramos de soluto slido se necesitan para preparar cada una de las si!uientes soluciones acuosas a( 1,7 mL de nitrato de plata *,7 molL b( '17,7 mL de sul"ato de sodio 7,1 molL a partir de sul"ato de sodio anFidro( c( '17,7 mL de sul"ato de sodio 7,1 molL a partir de sul"ato de sodio decaFidratado( Solucin a> '',5 !: b> '7,3 !: c> */,* ! 1('7( Se me8clan 7,*7 L de una disolucin de cloruro de sodio *,7 molL con 17 mL de otra disolucin de cloruro de sodio ',1 molL( Si consideramos +ue los #ol?menes son aditi#os, \cu.l es la molaridad del cloruro de sodio en la disolucin resultante] Solucin ',24 mlL 1(''( Cierta disolucin en a!ua de etanol, CHCH*H, contiene un '/G en masa de etanol( Si la densidad de la disolucin es 7,54 !mL, calcula a( La masa en !ramos de etanol por mililitro de disolucin( b( La molaridad del etanol en la disolucin( c( La molalidad del etanol en la disolucin( Solucin a> 7,'3* !mL: b> *,54 molL: c> ,1/ mol=!: 1('*( La eti+ueta de un "rasco de .cido sul"?rico concentrado indica +ue la disolucin contiene un 5*,7G de H*S/ % posee una densidad de ',4 !mL( Calcula a( La molaridad del .cido en la disolucin( b( La molalidad del .cido en la disolucin( c( El #olumen en mililitros de la solucin concentrada del .cido +ue se necesita para preparar *77 mL de una disolucin acuosa 7,* molL( Solucin a> '3,* molL: ''3,* ml=!: c> *, mL 1('( a> E6plica cmo prepararías '77 mL de una disolucin acuosa de nitrato de plata 7,*1 molL aacuosa partir de sal anFidra pura( Si despu;s preparar mL de\cmo una disolucin de lanitrato de plata 7,' b> molL a partir se de +uisiera la disolucin 7,*1'77molL, se debe proceder] Solucin a> se pesan en un bea=er /,*1 ! de la sal en la mínima cantidad de a!ua posible: se tras#asa la me8cla a un baln a"orado de '77 mL: se en$ua!a el bea=er #arias #eces #ertiendo el a!ua de la#ado en el mismo baln( Se enrasa Fasta completar los '77 mL de disolucin( b> Se

toman /7 mL de la disolucin concentrada con una pipeta, se #ierte ese #olumen en un baln % se aàde a!ua destilada Fasta completar '77 mL( 1('/( Una determinada disolucin acuosa de nitrato de potasio contiene '5*,7 ! de la sal por cada litro de disolucin( La densidad de la disolucin es ','/ !mL( Calcula la concentracin de la sal en a( Molaridad b( Porcenta$e masamasa c( Molalidad Solucin a> ',5 M: b> '2,4 G: c> *,7 mol=! 1('1( Una me8cla de 6ido de calcio % 6ido de bario se Face reaccionar con un e6ceso de carbono, "orm.ndose calcio % bario slidos( Posteriormente, todo el calcio % el bario "ormados se Facen reaccionar con 477mL de una disolucin de .cido clorFídrico al 4,*G % de densidad ',71 !mL, "orm.ndose una disolucin cu%as concentraciones son 7,/ molL en cloruro de calcio % 7,' molL en cloruro de bario( Suponiendo +ue el #olumen de la disolucin no cambia en el proceso, calcula el porcenta$e en masa de cada uno de los 6idos en la me8cla ori!inal( Solucin a> 15,/G Ca: /7,2G a 1('2( En un recipiente de reaccin se colocan ',77 ! de una aleacin de plata al 57G en masa: 7,/7 ! de una solucin al /1G en masa de H*S % 7,*1 ! de aire <*1G en masa de o6í!eno> produci;ndose la reaccin A! X H*S X * → A!*S X H* Determina a( La cantidad en !ramos de A!*S +ue se produce( b( El porcenta$e en masa de plata +ue +ueda sin reaccionar ( Solucin a> 7,253 !: b> 2 G 1('3( Se disuel#en 1',42 ! de nitrato de cobalto Fe6aFidratado, Co<- >*2H*( en 277 mL de a!ua, resultando una disolucin cu%a densidad es ',7* !mL( Calcula a( El porcenta$e en masa del in cobalto en la disolucin( b( La concentracin molar del in nitrato en la disolucin( c( El #olumen de solucin +ue Fa% +ue a!re!arle a '77 mL de a!ua para obtener una solucin 7,' molL en Co<->*( 1('4( Se tiene una solucin acuosa de .cido sul"?rico de 34,/G en masa de pure8a % densidad ',3 !mL( a( Calcula la molaridad del .cido en la solucin( b( Calcula la molalidad del .cido en la solucin( c( Se tratan /7 mL de esta disolucin con *77mL de una solucin acuosa de H 7,3 molL, % se procede a e#aporar toda el a!ua( Calcula la cantidad, en !ramos, de sul"ato de potasio +ue se produce( d( Si se toman '17 mL de la solucin ori!inal del .cido, \cu.ntos mililitros de a!ua deben a!re!arse para obtener una nue#a disolucin +ue sea ,7 molL en .cido sul"?rico] Considera +ue los #ol?menes son aditi#os( Solucin a> ',2 M: b> 3,7 mol=!: c> '*,'4 ! *S/: d> 17 mL

1('5( Se me8clan /7mL de una disolucin de Mn/ 7,*1 molL con 27 mL de una solucin de Fidr6ido de sodio 7,7* molL( A la solucin resultante se le a!re!an ',*2' ! de Fipoclorito de potasio, sin #ariacin apreciable del #olumen de solucin( Se obser#a +ue ocurre una reaccin, pues se "orma un precipitado de di6ido de man!aneso, de color marrn: se sabe +ue adem.s est.n presentes como producto iones perclorato( a( Determina la cantidad, en !ramos, de Mn* "ormado( b( \Qu; concentracin tendr.n los iones potasio en la disolucin "inal] c( \Cu.l ser. la concentracin molar del in perclorato producido] d( \De +u; color ser. la disolucin tras "iltrar para eliminar todo el Mn*] Solucin a> 7,43 !: b> 7,72 M: c> 7,7'*1 M: d> incolora 1(*7( Se desea preparar una disolucin de H*S/ ',777 molL en ' L de solucin( Se cuenta en el laboratorio con un "rasco de una solucin concentrada de H*S/ en cu%a eti+ueta se lee H*S/ 24G: ' L  ',* =!( a( \Cu.ntos mililitros de esta solucin concentrada se debe usar] b( \Es posible preparar en el laboratorio una disolucin +ue sea e6actamente ',777 molL en condiciones de traba$o Fabituales] c( Se procede a #eri"icar la concentracin del .cido preparado por medio de una titulacin, para lo cual se mide una alícuota de *1 mililitros del .cido % se le #alora con una disolucin de -aH ',/77M( Para alcan8ar el punto de e+ui#alencia, en el cual todo el .cido Fa reaccionado completamente con el -aH +ue se Fa ido aàdiendo poco a poco, se !astaron 4,77mL de la solucin de -aH( \Cu.l es la concentracin #erdadera del .cido preparado] Solucin a> '*7,' mL: b> no se dispone de un material +ue permita medir un #olumen tan especí"ico: c> ',72/ molL 1(*'( Se tiene una disolucin acuosa de Fidr6ido de potasio 7,1 molL( Se encuentra +ue /7 mL de esta disolucin del Fidr6ido reaccionan e6actamente con '1 mL de una disolucin acuosa de .cido sul"?rico( Por otra parte, se encuentra tambi;n +ue 7 mL de la disolucin del .cido sul"?rico reaccionan con *,'71 ! de una muestra impura de carbonato de calcio( Calcula la pure8a de la muestra de carbonato( Solucin 51,7 G

UNIDAD II Estructura at+mica * mo%ecu%ar

ema # Estructura at+mica

E9ercicios resue%tos '( \Cu.les son los #alores de los n?meros cu.nticos n %  de un electrn en un orbital a( s b( p c( /p d( /d e( /" "( 1" Solucin a> n   %   7 b> n   %   ' c> n  / %   ' d> n  / %   * e> n  / %    !> n  1 %    *( Dada la con"i!uracin electrnica de los si!uientes .tomos, determina su n?mero de protones % electrones % su n?mero atmico <> a( - He *s* *p b( 9 He *s* *p1 c( Al -e s* p' d( S-e s* p/ e( Ca Ar /s* Solucin a> n?mero de p X  n?mero de e _    3 b> n?mero de p X  n?mero de e_    5 c> n?mero de p X  n?mero de e _    ' d> n?mero de p X  n?mero de e_    '2 e> n?mero de p X  n?mero de e_    *7 ( Determina la con"i!uracin electrnica de los si!uientes iones a( LiX b( * c( Al X d( Cl _ e( Ca*X Solucin a> LiX 's* *

b>  X  c> Al d> Cl _  e> Ca *

*

*

2

's 's* *s *s* *p *p2 's* *s* *p2 s* p2 's* *s* *p2 s* p2

/( Establece la con"i!uracin electrnica de los si!uientes elementos -, Sb, @e, Ca, I( Solucin

-3 's**s**p Ca  *7 's**s**p2s*p2/s*  [Ar]/s* Sb  1' 's**s**p2s*p2/s*d'7/p21s*/s'71p  [r]/d'71s*1p I  1 's**s**p2s*p2/s*d'7/p21s*/s'71p1  [r]/d'71s*1p1 1( \Cu.l de las si!uientes combinaciones de n?mero cu.nticos representa una solucin permitida de la ecuacin de onda] n  m s a(  7 ' '* b( * * 7 X'* c( /  / X'* d( 1 * * '* e(  * * X* Solucin La combinacin a( no est. permitida por+ue para   7 m slo puede tener el #alor de 7( La b( para n  *,  slo puede tomar los #alores de 7 % ', por tanto, no es una solucin permitida( La c( no e6iste el #alor de m  / para  ( La d( si est. permitida( El #alor del n?mero cu.ntico s slo puede tomar los #alores de '* % X'*, lue!o esta combinacin no est. permitida( 2( &usti"icar +ue el nitr!eno <  3> puede actuar con #alencia  % el "os"oro < '1> lo puede Facer con las #alencias  % 1, estando ambos en el mismo !rupo de la tabla peridica( Solucin 3 's**s**p  bien 's **s**p'*p'*p'   '1 's**s**p2s*p  bien 's**s**p2s*p'p'p' En el ni#el electrnico m.s e6terno, el nitr!eno tiene 1 electrones pero dos de ellos est.n apareados ocupando el orbital *s( Por tanto, tiene tres electrones desapareados, lue!o su #alencia o capacidad de combinacin es ( En el ni#el electrnico m.s e6terno, el "os"oro tiene 1 electrones pero dos de ellos est.n apareados ocupando el orbital s( Por tanto, tiene tres electrones desapareados, lo +ue e6plica su #alencia de ( La #alencia 1 del se e6plica por la promocin de un electrn del orbital s a un orbital d +uedando el estado e6citado 's**s**p2s'p'p'p'd' con 1 electrones desapareados, \por +u; no es posible una similar promocin en el nitr!eno] Por+ue no e6isten orbitales d en el ni#el n  *

Pro/%emas 2('( E6plica por +u; no pueden de"inirse rbitas en el .tomo se!?n la mec.nica cu.ntica( 2(*( Indica +ue representan Ψ % Ψ* en la Mec.nica cu.ntica( \ en la mec.nica cl.sica] 2(( \En +u; se parecen % en +u; se di"erencian Los orbitales 's % *s de un .tomo( Los orbitales *p6 % *p% de un .tomo]( 2(/( \Qu; es un orbital] E6plica las di"erencias entre rbita en el .tomo de oFr % orbital en la mec.nica cu.ntica( 2(1( Las si!uientes combinaciones de n?meros cu.nticos indica cu.les representan una solucin permitida

de la ecuacin de onda % cu.les no( &usti"ica la respuesta( Solucin a, c, % !(

a b c d e "

n ' *   * *

l 7 * * * 7 '

m 7 ' * 7 ' 7

s X'* '* '* X'* X'* 7

! * ' ' X'* 2(2( Para +ue las si!uientes e6presiones sean correctas en el espacio en blanco Fa% +ue situar la palabra orbital o subni#el( Indica +u; palabra situarías en cada caso % en +u; casos se pueden situar las dos( &usti"ica la respuesta( a( b( c( d( e( "(

El electrn puede ocupar el  *s( Ha% un  +ue se llama *p( El electrn puede estar en el  p( En el  d puede Faber '7 electrones Para los mismos #alores de n siempre Fa% tres  p di"erentes( Un  dado nunca puede tener m.s de dos electrones(

Solucin a> subni#el u orbital( b> subni#el o  orbitales( c> subni#el o al!uno de los tres orbitales( d> subni#el( e> orbitales( "> orbital( 2(3( Utili8ando /", 1s( Sollapre!la v /sdev ndXv',/pordena v 1s vde/dmenor v /"( a ma%or ener!ía los subni#eles p, d, /s, /p, /d, 2(4( Escribe los #alores de los cuatro n?meros cu.nticos para los electrones del berilio( 2(5( Escribe la con"i!uracin electrnica "undamental de un .tomo +ue tiene *3 electrones( Solucin 's* *s* *p2 s* p2 /s* d3( 2('7( Indica a +u; salto entre ni#eles cu.nticos correspondería el primer potencial de ioni8acin del potasio( 2(''( Escribe el enunciado % la e6presin matem.tica de los postulados de oFr( 2('*( E6plica % compara los conceptos de rbita % orbital( \Cu.ntos orbitales pueden llamarse p 6, /s, d] 2('( \Qu; son los n?meros cu.nticos] \Cu.les de los si!uientes n?meros cu.nticos son imposibles para un electrn en un .tomo] A: <, , ,  '*>: C<*, 7, X', X'*> % D( Solucin A,  % C 2('/(principios Los principios de Hund % dedePauli re!ulan electrnicas: e6presa estos % aplícalos al .tomo o6í!eno <  las 4> % con"i!uraciones al ion  *( 2('1( Escribe la con"i!uracin electrnica del estado "undamental de los .tomos e iones si!uientes -, M!*X, Cl, X % 9e( \Cu.les de ellos son isoelectrnicos] \Ha% al!?n caso en el +ue e6istan electrones desapareados](

Sol  - 's* *s* *p2 es isoelectrnico con M!*X, Cl 's* *s* *p2 s* p2 es isoelectrnico con X % 9e's* *s* *p2 s* p2 d4 /s* +ue tiene electrones desapareados en los orbitales d( 2('2( Enuncia el principio de mínima ener!ía, la re!la de m.6ima multiplicidad % el de principio de e6clusin de Pauli: b> cu.les de las si!uientes con"i!uraciones electrnicas no son posibles de acuerdo con este ?ltimo principio  's*s': 's**s**p3: 's**s**p2s: 's**s**p'( Solucin _

a> Mínima ener!ía completando ;stos,Los e se sit?an en los orbitales de menor ener!ía posible Fasta ir M.6ima multiplicidad Cuando Fa% #arios orbitales con la misma ener!ía, los e_ se sit?an de manera +ue se encuentren desapareados, no llen.ndose los se!undos e_ Fasta +ue se Fa%a completado un e_ en cada orbital de i!ual ener!ía( E6clusin de Pauli T-o puede Faber dos electrones con los cuatro n?meros cu.nticos i!uales( b> 's**s**p3 -o es posible, %a +ue en orbitales p < '> % m toma tres #alores '(7 % ', % como s solo toma dos #alores posibles, ?nicamente puede Faber 2 e_ +ue ten!an los cuatro n?mero cu.nticos distintos( 's**s**p2s -o es posible, %a +ue en orbitales s < 7> % m toma un solo #alor 7, % como s solo toma dos #alores posibles, ?nicamente puede Faber * e_ +ue ten!an los cuatro n?mero cu.nticos distintos( 2('3( 0esponde ra8onadamente a a> \Los orbitales *p6, *p% % *p8 tienen la misma ener!ía]: b> \Por +u; el n?mero de orbitales Td es 1] Solucin a> Si tienen la misma ener!ía( Slo al aplicar un campo ma!n;tico se desdoblan se!?n la direccin de ;ste( b> Por+ue en orbitales Td  * % Tm toma cinco #alores posibles _*, _', 7, X' % X* correspondientes a los cinco orbitales( 2('4( El !rupo de #alores ,7,, correspondientes a los n?meros cu.nticos n, A % m, respecti#amente, \es o no permitido] \ el ,*,_*] &usti"ica la respuesta( Solucin a> ,7, -o permitido( Pues si  7, entonces m solo puede tomar el #alor 7( <_ 7 X >( b> ,*,_* Sí permitido( Puesto +ue  v n %  *, con lo +ue m puede tomar los #alores*, ', 7, X' % X*( 2('5( Indica los n?meros cu.nticos de cada uno de los  ?ltimos e_ del P( Solucin 
 '1( Con"i!uracin electrnica 's* *s*p2 s*p n  :   ': m  _': s  _: n  :   ': m  7: s  _: n  :   ': m  X': s  _: 2(*7( Indica el #alor de los cuatro n?meros cu.nticos de cada uno de los electrones del .tomo de titanio neutro <  **>( Solucin

n  ':   7: m  7: s  _: n  ':   7: m  7: s  X: n  *:   7: m  7: s  _: n  *:   7: m  7: s  X: n  *:   ': m  _': s  _: n  *:   ': m  7: s  _: n  *:   ': m  X': s  _: n  *:   ': m  _': s  X: n  *:   ': m  7: s  X: n  *:   ': m  X': s  X: n  :   7: m  7: s  _: n  :   7: m  7: s  X: n  :   ': m  _': s  _: n  :   ': m  7: s  _: n  :   ': m  X': s  _: n  :   ': m  _': s  X: n  :   ': m  7: s  X: n  :   ': m  X': s  X: n  /:   7: m  7: s  _: n  /:   7: m  7: s  X: n  :   *: m  _*: s  _: n  :   *: m  _': s  _ 2(*'( Indica el #alor de los n?meros cu.nticos de cada uno de los 2 ?ltimos electrones del Mo <  /*>( Solucin   /*( Con"i!uracin electrnica r 1s* /d/ n  1:   7: m  7: s  _: n  1:   7: m  7: s  X: n  /:  l  *: m  _*: s  _: n  /:   *: m  _': s  _: n  /:  l  *: m  7: s  _: n  /:   *: m  X': s  _: 2(**( &usti"ica si es posible o no +ue e6istan electrones con los si!uientes n?meros cu.nticos a> <, _', ', _>: b> <, *, 7, >: c> <*, ', *, >: d> <', ', 7, _>( Solucin a> <, _', ', _>: -( Por+ue  no puede tomar #alores ne!ati#os( b> <, *, 7, >: Sw(  vn: _l, 7,Xl: s <_,  >( rbital d c> <*, ', *, >: -( Por+ue m x  d> <', ', 7, _>( -( Por+ue   n % debe ser menor( 2(*( &usti"ica si es posible o no +ue e6istan electrones con los si!uientes n?meros cu.nticos a> <*, _', ', >: b> <, ', *, >: c> <*, ', _', >: d> <', ', 7, _*>( Solucin a> <*, _', ', >: -( Por+ue  no puede tomar #alores ne!ati#os( b> <, ', *, >: -( Por+ue m x  c> <*, ', _', >: Sw( vn: _ ,7,X: s <_,  >( rbital *p d> <', ', 7, _*> -( Por+ue   n % debe ser menor % s <_,  > 2(*/( Cada electrn en un .tomo puede ser caracteri8ado por un con$unto de cuatro n?meros cu.nticos( Para cada una de las si!uientes partes, di!a cu.ntos con$untos di"erentes de n?meros cu.nticos son posibles de tal "orma +ue cada con$unto conten!a todos los #alores de la lista( a> n   b> n  ,    c> n  ,   * d> n  ,   *, m   * e> n  ,   7, m  7 "> n  ,   7, m  X * !> n  ,   ' l

l

l

2(*1( Describa el ni#el n  / en t;rminos de subni#eles, orbitales % electrones( 2(*2( Escriba el con$unto de n?meros cu.nticos +ue caracteri8a a un electrn +ue se encuentra en el orbital a> *s b> d c> 1p d> 2! e> 4s 2(*3( E6pli+ue por +u; en una subcapa, pueden ubicarse un m.6imo de '/ electrones( 2(*4( E6pli+ue por +u; en un orbital3d

2

x

2

pueden ubicarse un m.6imo de * electrones(

−y

2(*5( \Cu.ntos electrones pueden Faber en una subcapaF ] \En uno solo de los orbitales F ] 0a8one su respuesta( 2(7( Si suponemos +ue los n?meros cu.nticos de momento ma!n;tico, m % de spin s( ms( pueden tomar los #alores m  7, ', *, (((((((( , l ms   (  V( 2 V( 2  a> \Cu.ntos orbitales s tendría el .tomo de Fidr!eno] b> \Cu.ntos orbitales p tendría el .tomo de Fidr!eno] c> Cu.l sería el n?mero m.6imo de electrones +ue podrían acomodarse en los orbitales s, p, d % ,( 2('( )eniendo presente el Principio de E6clusin de Pauli % las re!las de los n?meros cu.nticos, pero Faciendo la suposicin de +ue el n?mero cu.ntico de momento ma!n;tico pueda tomar los #alores m   < X'>,  , (((, 7, (((, X , X < X'> 2(*( \Cu.l es el n?mero m.6imo de electrones +ue podrían describir los orbitales s, p % d( l

l

2(( \Cu.l de las especies si!uientes tiene simetría es";rica] Na , Na + , Al , Zn , N , F , O 2 − , Cr 2(/( De los #alores de los cuatro n?meros cu.nticos para cada electrn, en el estado "undamental, del .tomo de nen( 2(1( En el estado "undamental del 6 C , 8 O % 9 F a> \Cu.ntos electrones tienen %  7 como uno de su n?meros cu.nticos] b> \Cu.ntos electrones tienen m  7] c> \Cu.ntos electrones tienen m  '] l

l

2(2( Escriba las con"i!uraciones electrnicas de −

a> Cl b> Cl c> Co d> Cr 2(3( Escriba la con"i!uracin electrnica para a> S b> K + c> Cu 2(4( Escriba las con"i!uraciones electrnicas del estado "undamental de los si!uientes iones a> 47 Ag + b> 82 Pb 2 + c> 21Sc3+ d> 24 Cr 3+ e> 16 S2 − "> 8 O2 − !> 9 F −

2(5( De ;l n?mero de electrones sin aparear en a> 8 O b> 13 Al c> 9 F − d> 6 C e> 17 Cl "> 7 N

!> 16 S

F> 15 P i> 28 Ni

$> 9 F

2(/7( Escriba el dia!rama orbital de a> N b> Cl c> C d> F − e> Mg 2 + "> Mg 2(/'( Un cierto ion X tiene el si!uiente dia!rama orbital Identi"i+ue el .tomo del +ue procede este ion( 2(/*( \Cu.l es el ion con car!a * % +ue tiene la con"i!uracin 1s2 2s2 2p6 3s 2 3p6 2(/( \Cu.l es el ion con car!a 'X % +ue tiene la con"i!uracin 1s 2 2s 2 2p6 3s 2 3p6 2(//( Use la con"i!uracin electrnica de los si!uientes .tomos % predi!a la car!a de sus iones a> K b> Ba c> Al d> Cl e> Zn 2(/1( Complete la tabla si!uiente Con,i!uraci+n E%ectrones de 6a%encia [Ar]3d10 4s 2 4p1 [Xe]5d1 6s 2

ipo * car!a de% ion

[Kr ]4d10 5s 2 5p 4 2(/2( \Cu.l de las si!uientes con"i!uraciones electrnicas son de .tomos en el estado "undamental, de las especies e6citadas % cuales no son posibles] a> 1s 2 2s 2 b> 1s1 2s1 c> [10 Ne]3s 2 3p 8 4s1 d> [10 Ne]3s 2 3p 6 4s 3 3d 2 e> 1s 2 2s 2 2p 4 3s 2 2(/3( Escriba el nombre del elemento de n?mero atmico m.s ba$o +ue ten!a( a> dos electrones 2p b> tres electrones 3d c> un electrn d d> un subni#el e> un subni#el 1s completo(

3p

completo(

2(/4( Identi"i+ue los .tomos +ue tienen las si!uientes con"i!uraciones electrnicas del estado "undamental en su ni#el o ni#eles m.s e6ternos( a> 3s 2 3p5 b> 3s 2 3p6 4s 2 3d 5 c> 3s 2 3p6 3d10 4s 2 d> 4s 2 4p6 2(/5( Especi"i+ue el símbolo de todos los elementos +ue a> tienen la con"i!uracin electrnica n s 2 n p 3 b> llenan un subni#el p

ema ;# a/%a peri+dica

G%osario a/%a peri+dica# Es un ordenamiento de los elementos por su n?mero atmico, en el +ue los elementos con propiedades "ísicas % +uímicas seme$antes aparecen a!rupados en columnas #erticales( Período# Es una "ila Fori8ontal de la tabla peridica( )odos los miembros de un período tienen .tomos con el mismo #alor del n?mero cu.ntico principal m.s alto( Grupo# Es una columna #ertical de elementos en l atabla peridica( Los miembros de un !rupo tienen propiedades seme$antes Radio at+mico# Mitad de la distancia entre los n?cleos de dos .tomos ad%acentes del mismo elemento( Para elementos e6isten como unidades diatmicas, el radio atmico es la mitad de la distancia entre los n?cleos de los dos .tomos en una mol;cula especí"ica( Radio i+nico# Es el radio de un ion es";rico( Es el radio atmico asociado con un elemento en sus compuestos( A,inidad e%ectr+nica# Es la #ariacin de ener!ía asociada con la !anancia de un electrn por un .tomo neutro en estado !aseoso( E%ectrone!ati6idad# Es una medida de la capacidad de un ytomo enla8ado para atraer electrones: los metales tienen electrone!ati#idades ba$as % los no metales electrone!ati#idades altas( Potencia% de ioni5aci+n o ener!ía de ioni5aci+n 3I4# Es la ener!ía necesaria para arrancar el electrn m.s e6terno de un .tomo en estado !aseoso ( La se!unda ener!ía necesaria para arrancar un electrn de un ion positi#o !aseoso % así sucesi#amente( Meta%# Es un elemento cu%os .tomos tienen pocos electrones en la capa electrnica m.s e6terna( Se pueden arrancar uno o m.s electrones de un .tomo met.lico sin demasiada di"icultad, obteni;ndose un ion positi#o ( Los metales son !eneralmente maleables % d?ctiles, de aspecto lustroso % son capaces de conducir el calor % la electricidad( No meta%# Se re"iere a un elemento cu%os .tomos tienden a ad+uirir unos pocos electrones "ormando iones ne!ati#os con con"i!uracin electrnica de !as noble( Los .tomos no met.licos tambi;n pueden modi"icar sus con"i!uraciones electrnicas compartiendo electrones( Los no metales son en su ma%or parte !ases, lí+uidos o slidos de ba$os puntos de "usin % malos conductores de calor % electricidad(

a/%a Peri+dica de %os E%ementos Una presentacin tabular de los elementos +uímicos( Actualmente cuenta con ''4 elementos

La )abla Peridica or!ani8a los elementos por sus propiedades peridicas

Radio at+mico E%ectrone!ati6idad Es una medida del Es la intensidad o "uer8a tamaò del .tomo con +ue un .tomo atrae los electrones +ue participan en un enlace +uímico(

E%ectro a,inidad + a,inidad e%ectr+nica Se de"ine como la ener!ía liberada cuando un .tomo neutro captura un electrn para "ormar un ion ne!ati#o

Potencia% de Ioni5aci+n Es la ener!ía re+uerida para remo#er un electrn de un .tomo neutro

A su #e8 los a!rupa en

@rupos , los cuales est.n identi"icados con n?meros ar.bi!os % romanos

Periodos , enumerados del ' al 3

La tabla peridica permite clasi"icar a los elementos en

Metales -o metales Son buenos conductores del calor Pobres conductores del calor % la % la electricidad, son maleables % electricidad, no poseen brillo, no d?ctiles, tienen brillo característico son maleables ni d?ctiles % son "r.!iles en estado slido Metaloides Poseen propiedades intermedias entre Metales % -o Metales

@ases nobles a$o condiciones normales, son !ases monoatmicos inodoros, incoloros % presentan una reacti#idad +uímica mu% ba$a

Propiedades peri+dicas Ciertas propiedades de los elementos pueden predecirse en base a su posicin en la tabla peridica, sobre toda en "orma comparati#a entre los elementos(

ELECRONEGAITIDAD# Es una medida de la traccin +ue e$erce un .tomo de una mol;cula sobre los electrones del enlace( En la tabla peridica la electrone!ati#idad en los periodos aumenta Facia la derecFa % en los !rupos aumenta Facia arriba( A$INIDAD ELECR0NICA# Cantidad de ener!ía desprendida cuando un .tomo !ana un electrn adicional( Es la tendencia de los .tomos a !anar electrones( La a"inidad electrnica aumenta en los periodos Facia la derecFa, % en los !rupos Facia arriba( ENERGWA DE IONIXACI0N# Cantidad de ener!ía +ue se re+uiere para retirar el electrn m.s d;bilmente li!ado al .tomo( La ener!ía de ioni8acin en los periodos aumenta Facia la derecFa % en los !rupos, aumenta Facia arriba(

RADIO A0MICO# El radio atmico es la distancia media entre los electrones e6ternos % el n?cleo( En t;rminos !enerales, el radio atmico aumenta Facia la i8+uierda en los periodos, % Facia aba$o en los !rupos( A continuacin se muestran los radios atmicos de los elementos representati#os e6presados en picmetros( CARYCER MEYLICO# La di#isin entre metales % no metales es clara en la tabla( El car.cter met.lico se re"iere a +ue tan marcadas son las propiedades met.licas o no met.licas con respecto a otros elementos( El car.cter met.lico aumenta en los periodos Facia la i8+uierda % en los !rupos Facia aba$o(

E9ercicios resue%tos '( rdene en orden decreciente la a"inidad electrnica de los si!uientes .tomos 0a, 9e, -, Cu, K( Solucin decreciente si!ni"ica de ma%or a menor, si es a"inidad electrnica, los m.s !randes est.n arriba a la derecFa, entonces ordenamos Facia aba$o % Facia la i8+uierda, usando el símbolo x ( -xCux9exKx0a( *( rdene en orden creciente de electrone!ati#idad los si!uientes .tomos n, 0b, , Cr, Al Solucin Creciente si!ni"ica de menor a ma%or, si es electrone!ati#idad, los menos electrone!ati#os est.n aba$o a la i8+uierda( Se ordenan de aba$o Facia arriba, de i8+uierda a derecFa % utili8ando el símbolo v ( 0bvCr,vn,vAlv rdene en orden decreciente de radio atmico los si!uientes .tomos Sr, 9, Cs, S, As Solucin Csx SrxAsxSx9 ( rdene en orden creciente de car.cter met.lico de los si!uientes .tomos A!, P, Ir, a, @a Solucin Pv@avA!vIrva /( Escribir los elementos +ue "orman dos de las triadas de Doberainer( Solucin • Cloro, romo % odo debido a +ue el cloro tiene un peso atmico de 2 % el %odo de '*3 +ue al sumarlos % di#idirlos entre dos nos da 4'+ue es apro6imadamente 47 % si cFecamos el peso atmico del bromo es 47( • Litio, Sodio % Potasio 1( Escribir el símbolo de los elementos +ue "orman dos octa#as de -eJlads( \Cmo son las propiedades de los elementos en las octa#as de -eJlands] Solucin • Potasio <> % Sodio <-a> % Selenio % A8u"re • Similares 2( \Cmo se colocaron los elementos en la Le% Peridica de Mendelee#] Solucin En '425 el +uímico ruso Dmitri I#ano#icF Mendelee# propuso una tabla en la +ue a!rupaba a los elementos de acuerdo con sus propiedades "ísicas % +uímicas, su #alencia % su peso atmico( La tabla de Mendelee# a!rupaba a los elementos en'3 columnas, cada una con una "amilia +ue poseía propiedades +uímicas mu% parecidas( En '43', Mendelee# modi"ic su tabla peridica reduci;ndola a slo ocFo columnas( Un detalle interesante en este traba$o "ue +ue al acomodar los elementos en la nue#a tabla +uedaban seis espacios #acíos 3( \Para +u; elemento Fi8o Mendelee# las predicciones de sus propiedades] Solucin Escandio, !alio % !ermanio( 4( \Cmo son las propiedades de los elementos en la Le% Peridica de Mossele%]

Solucin Son "uncin peridica de su n?mero atmico( 5( \Cu.les son los par.metros de clasi"icacin Periodo, "amilia % blo+ue(

en

la

)abla

Peridica]

'7( Considerando la ubicacin de los si!uientes elementos en el Sistema Peridico % las tendencias de las propiedades peridicas, indi+ue cu.l es la "rmula m.s probable entre los elementos -a % Cl % entre los elementos  % S] Solucin Las "rmulas m.s probables son  -aCl, por+ue el sodio cede con "acilidad su electrn al cloro, por+ue así +ueda con la con"i!uracin del !as noble anterior % el cloro con la con"i!uracin del !as noble +ue le si!ue, %a +ue los elementos al reaccionar tienden a ad+uirir la con"i!uracin de !as noble, por+ue de esa "orma !anan estabilidad(  *S, por+ue el a8u"re necesita dos electrones para alcan8ar la con"i!uracin de !as noble % como el potasio necesita ceder slo un electrn para ad+uirir esa con"i!uracin, el a8u"re reacciona con dos .tomos de potasio( ''( rdene, las si!uientes especies isoelectrnicas, de acuerdo a su tamaò creciente Cl, Ca*X, Ar, S* % X ( Solucin Ca*X v X v Ar v Clz v S*

Pro/%emas 3('( \Por +u;+ue la ener!ía  +ue % Allason las7de menores las de -de% ioni8acin P: - esde ma%or de menores - o +ue+ue la de ]( e % M!:  % S son *

3(*( \Cu.l presentar. una ma%or ener!ía de ioni8acin - o C] \Por +u;] 3(( \Cu.l es, si e6iste, la a"inidad electrnica del oro] \Por +u;] 3(/( De"ínase la a"inidad electrnica( \Por +u; la a"inidad electrnica de casi todos los elementos es ne!ati#a] 3(1( De"ínase % distín!ase entre a> el de Paulin!, b> electrone!ati#idad de Mulli=en, c> electrone!ati#idad orbital( 3(2( \Cmo es +ue la electrone!ati#idad depende de a> el tamaò del .tomo, b> la #alencia, c> la ener!ía de ioni8acin, d> el potencial inico] 3(3( TLas altas di"erencias en electrone!ati#idad no siempre dan lu!ar a una alta ener!ía de enlace( Com;ntese lo anterior( 3(4( \Por +u; los radios atmicos de los metales alcalinos son mu% !randes( 3(5( \Cu.l posee un radio ma%or -i, Cu o n: los iones -i *X o n*X: 9, -e o -aX r o H": <%> As o Sb: <#i> - o el : <#ii> P oS] 3('7( \Por +u; la disminucin en el tamaò entre el Li % el e es ma%or +ue la disminucin entre  % 3(''(Ca]E6plí+uense las pe+ueàs di"erencias en las dimensiones del Cu, A! % Au % de sus iones respecto a los metales alcalinos( 3('*( Distín!ase entre #alencia, n?mero de o6idacin, n?mero de coordinacin, la car!a "ormal % la car!a residual de un .tomo en un compuesto, empleando e$emplos adecuados( 3('( E6plí+uese el desarrollo de la le% peridica( \Cu.l Fa sido el uso de la tabla peridica de los elementos]

3('/( E6plí+uese por +u; a> la primera ener!ía de ioni8acin del boro <7(4 M&> es menor +ue la del berilio <7(5 M&>: b> e6iste un !ran salto desde '(4 M& Fasta '1( M& para la se!unda % tercera ener!ías de ioni8acin del berilio, si se compara con una #ariacin desde *(/1 M& Fasta (3 M& para el boro: c> la tercera ener!ía de ioni8acin del nitr!eno es menor +ue la del cloro : d> la a"inidad electrnica de los Fal!enos si!ue el orden 9 v Clx rx: e> la tercera ener!ía de ioni8acin es menor +ue la del carbono, mientras +ue las de m.s son ma%ores, % "> !eneralmente las dimensiones atmicas aumentan con el incremento en el n?mero atmico dentro de un !rupo ( 3('1( Al!uien mani"est Faber descubierto un elemento con un peso atmico de *7( {ste, supuestamente, se encuentra en la tabla peridica entre el Fidr!eno % el Felio( Impu!ne o de"ienda esto( 3('2( Dí!ase cu.l de los si!uientes posee una ma%or a> primera ener!ía de ioni8acin, 9 o Cl: b> a"inidad electrnica,  o  c> radio inico,  o CI: Dense ra8ones( 3('3( Se re+uiere menos ener!ía para eliminar un electrn de un .tomo neutro +ue la +ue se re+uiere para eliminar un electrn del ion resultante( E6plí+uese( 3('4( Acomdense las si!uientes especies de acuerdo con el orden del incremento en sus radios  *, 9, M!*X, -aX( 3('5( E6plí+uese por +u; los radios catinicos son menores pero los radios anicos son ma%ores +ue los radios atmicos, las ener!ías de ioni8acin de los elementos si!uen el orden Ar Ci , iii> el cesio es un me$or "otoemisor +ue el -a el As posee una primera ener!ía de ioni8acin ma%or +ue la del Se, <#> la primera ener!ía de ioni8acin del - es ma%or, pero la se!unda ener!ía de ioni8acin es menor +ue la del ( 3(*7( \Por +u; el .tomo de sodio es ma%or +ue los .tomos de litio % de ma!nesio] 3(*'( \En +u; "orma el descubrimiento de los !ases inertes "ortaleci nuestra con"ian8a en la naturale8a de la tabla peridica] \Por +u;, en !eneral, los elementos de la misma "amilia muestran su tambi;n cambios !raduales en 3(**("undamental sus propiedades +uímicas % "ísicas](

3(*( \Cu.l es m.s electrone!ati#o % por +u;] \ o Cs: r o CI: M! o Al: P o As: Al o @a: Li o e: Cu o A!] 3(*/( De"ínanse los radios atmico, co#alente, met.lico e inico para un elemento % di"er;nciese en "orma clara entre los di#ersos #alores( 3(*1( Complete el si!uiente cuadro E%emento Sím/o%o $ami%ia Ion 3Car!a4 Meta% No meta% Sodio -a alcalinos -aX Si -o ario 9 0ubidio Ar Potasio 3(*2( Supon!a +ue las re!las +ue ri!en los n?meros cu.nticos "ueran n  ', *, ,(((   7, ', *,((((, n m  7, ', *,((((, l ms  X ,  l

3(*3( \Cu.ntos elementos tendría el se!undo periodo de la tabla peridica % cu.ntos serían los elementos de transicin en ese se!undo período]( 3(*4( us+ue en su tabla peridica los #alores de radio co#alente para los .tomos neutros C, -, , 9 % $usti"i+ue el orden encontrado( 3(*5( Con la a%uda de la tabla peridica, identi"i+ue % cuanti"i+ue 'os no metales de los !rupos representati#os del ' al 3( Qu; asociacin encuentra entre el car.cter met.lico % la posicin en la tabla peridica( 3(7( rdene las especies si!uientes de acuerdo con su tamaò para cada serie a> Se 2 − : Te 2 − : Se b> Co : Co 3+ : Fe 2 + : Fe3+ c> I : I + : I − d> F − : O 2 − : N 3 − e> Be1+ : Na + : Ar 3('( Seleccione en base a su con"i!uracin electrnica los iones isoelectrnicos % ord;nelos por orden de tamaò( K + : Rb + : Ca 2 + : Br − : S 2 − : Ti 4 + : Cl − 3(*( as.ndose en las distribuciones electrnicas % en criterios electrost.ticos, ordene, en "orma decreciente, el tamaò de las si!uientes especies a> Li , Na , K b> P , S , Cl c> O , S , Si d> Si , P , S e> Na + , F − , Ca " > Na + , K + , Mg 2 + !> F − , Cl − , Br− 3(( En cada uno de las tríadas dadas a continuacin \Qu; elemento tiene el radio atmico ma%or]( 0a8one su respuesta( a> Si , C , O b> B , C , F c> Li , C , O 3(/( as.ndose en las distribuciones electrnicas % en criterios electrost.ticos, ordene, en "orma creciente, los elementos O , F % Na con respecto a a> 0adio atmico b> Ener!ía de la primera ioni8acin( 3(1( as.ndose en las distribuciones electrnicas % criterios electrost.ticos, compare los elementos Ca , Sr % Rb , con respecto a a> 0adio atmico b> Ener!ía de la primera ioni8acin( 3(2( rdene los si!uientes elementos de acuerdo a su a"inidad electrnica Al , Si , P , Cl , Ar 3(3( rdene las si!uientes series de acuerdo al tamaò de las especies a> Cl − : K + : Sc 3+ b> Se 2 − : Te 2 − : Se 3(4( rdene en "orma decreciente, bas.ndose en las con"i!uraciones electrnicas % en criterios electrost.ticos, el primer potencial de ioni8acin de las si!uientes series Li Na K C , N, O, F a> b> c> P , S , Cl d> Si , P , S e> Na , K , Ca "> C , ,N , P, 3(5( E6pli+ue por +u; el tercer potencial de ioni8acin del o6í!eno es ma%or +ue el se!undo potencial de ioni8acin( 3(/7( Constru%a una !r."ica de la ener!ía de ioni8acin de la "amilia de los metales alcalinos en "uncin del n?mero atmico % e6pli+ue la "orma del !r."ico obtenido(

3(/'( E6pli+ue por +u; la a"inidad electrnica del Fidr!eno tiene un #alor positi#o di"erente de cero, mientras +ue la del Felio es cero( 3(/*( E6pli+ue por +u; la a"inidad electrnica del cloro es ma%or +ue la del bromo % esta ma%or +ue la del %odo( 3(/( Dadas las si!uientes con"i!uraciones electrnicas ciertos elementos a( 1s 2 2s 2 2p 6 b( [Ar]4s 2 c( [Ar]4s1 d( [Ar]4s 2 3d 4 e( [Ar]4s1 3d5 "( [Ar]4s 2 3d10 4p5 !( [Ne]3s12 F( [Ne]3s 2 i( [Kr ]5s 2 $( [Xe]6s I> Cu.ntos electrones de #alencia posee cada con"i!uracin % en base a ello indi+ue el !rupo al +ue debe pertenecer( II> Cuales son los n?meros cu.nticos +ue de"inen a un electrn en un orbital p del elemento identi"icado con la letra ( III> Pueden e6istir dos elementos con las con"i!uraciones % , ra8one su respuesta( IV> Entre % cual ser. la con"i!uracin m.s estable( V> Entre todas las con"i!uraciones cual es la m.s estable( VI> Como ser. el se!undo potencial de ioni8acin del elemento con respecto al elemento ( VII> Que tipo de ion "ormar.n los elementos e % cu.l es el tamaò relati#o del ion resultante con relacin al .tomo no ioni8ado en cada caso( 3(/( rdene los elementos en cada serie de acuerdo a su electrone!ati#idad a> O , P , S b> Mg , Al , Si c> Cl , Br , I , At d> C , Si , N 3(//( a> Un .tomo neutro "orma un ion de car!a X* % ad+uiere la con"i!uracin [Ar]3d 4 ( Di!a cu.l es el n?mero atmico de este ion % escriba el con$unto de los n?meros cu.nticos +ue caracteri8an a los electrones +ue perdi el .tomo para ad+uirir la car!a X*( Ar ( Z = 18) b> Sabiendo +ue se produce un aumento !eneral de la primera ener!ía de ioni8acin a lo lar!o de cada periodo: e6pli+ue, por+ue la primera ener!ía de ioni8acin del Al( Z = 13) es menor +ue la del Mg ( Z = 12) (

ema :# En%ace )uímico

G%osario En%ace# Un enlace +uímico es el proceso "ísico responsable de las interacciones atracti#as

entre .tomos % mol;culas, % +ue con"iere estabilidad a los compuestos +uímicos diatmicos % poliatmicos( En%ace co6a%ente# Un enlace co#alente se produce por el compartimiento de electrones entre dos o m.s .tomos( La di"erencia de electrone!ati#idades entre los .tomos no es su"icientemente !rande como +ue se e"ect?e una trans"erencia de electrones( En%acepara intermo%ecu%ares# El enlace intermolecular es la unin +ue como resultado de las "uer8as de car.cter electrost.tico +ue se establecen entre las mol;culas, consi!ue mantenerlas unidas en una red cristalina( En%ace i+nico# En +uímica, el enlace inico es una unin +ue resulta de la presencia de atraccin electrost.tica entre los iones de distinto si!no, es decir, uno "uertemente electropositi#o % otro "uertemente electrone!ati#o ( Eso se da cuando en el enlace, uno de los .tomos capta electrones del otro( En%aces po%ares# En los enlaces entre .tomos de distinta electrone!ati#idad se produce una de"ormacin de la nube electrnica +ue rodea a ambos .tomos denominado polari8acin del enlace, si tiene la misma electrone!ati#idad la nube electrnica permanece sim;trica Estructura de LeZis# La estructura de LeJis, o puede ser llamada dia!rama de punto, modelo de LeJis o ALDA representacin de LeJis, es una representacin !r."ica +ue muestra los enlaces entre los .tomos de una mol;cula % los pares de electrones solitarios +ue puedan e6istir( Dia!rama de LeJis se puede usar tanto para representar mol;culas "ormadas por la unin de sus .tomos mediante enlace co#alente como comple$os de coordinacin( $uer5as de London# Las "uer8as de London se presentan en todas las sustancias moleculares( Son el resultado de la atraccin entre los e6tremos positi#o % ne!ati#o de dipolos inducidos en mol;culas ad%acentes( Cuando los electrones de una mol;cula ad+uieren moment.neamente una distribucin no uni"orme, pro#ocan +ue en una mol;cula #ecina se "orme moment.neamente un *ipo)o in*$ci*o( Las "uer8as de London e6isten en todas las mol;culas, sean polares o no( En las mol;culas no polares son las ?nicas "uer8as intermoleculares +ue e6isten( $uer5as de 6an de% [aa%s# -ombradas así en Fonor al "ísico Foland;s &oFannes Van der Kaals, +uien recibi el premio -obel de "ísica en '5'7 por su traba$o acerca de las propiedades de los !ases % de los lí+uidos( Interacci+n dipo%o2dipo%o# La interaccin dipolodipolo consiste en la atraccin electrost.tica entre el e6tremo positi#o de una mol;cula polar % el ne!ati#o de otra( El enlace de Fidr!eno es un tipo especial de interaccin dipolodipolo( Interacciones ion dipo%o# En una atraccin del car.cter iondipolo, los iones de una sustancia pueden interactuar con los polos de las mol;culas co#alentes polares( Así, el polo ne!ati#o de una mol;cula atrae al ion positi#o % el polo positi#o interact?a con el ion ne!ati#o las partes de cada mol;cula se unen por "uer8as de atraccin de car!as opuestas( Po%aridad de% en%ace# La polaridad +uímica o slo polaridad es una propiedad de las mol;culas +ue representa la separacin de las car!as el;ctricas en la misma( Esta propiedad est. íntimamente relacionada con otras propiedades como la solubilidad, punto de "usin, punto de ebullicin,"uer8as intermoleculares, etc( Puentes de Fidr+!eno o e n%ace de Fidr+!eno( Un enlace de Fidr!eno es la "uer8a atracti#a entre un .tomo electrone!ati#o % un .tomo de Fidr!eno unido co#alentemente a otro .tomo electrone!ati#o(

Re!%a de% octeto# La re!la del octeto, enunciada en '5'3 por @ilbert -eJton LeJis, dice +ue la

tendencia de los .tomos de los elementos del sistema peridico es completar sus ?ltimos ni#eles de ener!ía con una cantidad de 4 electrones de "orma tal +ue ad+uiere una con"i!uracin mu% estable( Esta con"i!uracin es seme$ante a la de un !as noble,' los elementos ubicados al e6tremo derecFo de la tabla peridica( So%6ataci+n# La sol#atacin es el proceso de asociacin de mol;culas de un disol#ente con mol;culas o iones de un soluto( Al disol#erse los iones en un sol#ente, se dispersan % son rodeados por mol;culas de sol#ente( A ma%or tamaò del ion, m.s mol;culas de sol#ente son capaces de rodearlo, % m.s sol#atado se encuentra el ion(

E9ercicios resue%tos El en%ace )uímico es el resultado de la interaccin entre dos cuerpos <.tomos o mol;culas> +ue conduce a la "ormacin de una a!rupacin estable( En%aces entre -tomos( Se "orman cuando los .tomos ceden, captan o comparten electrones de su ?ltimo ni#el ener!;tico para ad+uirir la estructura electrnica de !as noble <4 electrones 0e!la del octeto>( Puede ser de tres tipos En%ace i+nico( Se "orma entre .tomos con electrone!ati#idad mu% di"erente ME)AL  - ME)AL En%ace co6a%ente Se "orma entre .tomos con electrone!ati#idad alta <- ME)ALES>( A su #e8 puede ser En%ace co6a%ente puro 3o apo%ar4( Se da cuando se unen dos .tomos DEL MISM - ME)AL ( En%ace parcia%mente co6a%ente 3o po%ar4# Se da cuando se unen .tomos DE - ME)ALES DI9E0E-)ES( En%ace met-%ico( Se da cuando se unen .tomos de ME)ALES, I@UALES  DI9E0E-)ES( En%aces intermo%ecu%ares( Son los +ue se "orman entre mol;culas %a constituidas( Son característicos de los compuestos co#alentes( Son de dos tipos  Enlaces por puente de Fidr!eno Se "orma cuando el H "orma mol;culas con .tomos mucFo m.s electrone!ati#os +ue ;l( El H est. unido por enlace co#alente al otro .tomo de su mol;cula % por atraccin electrost.tica al otro .tomo de la mol;cula #ecina( Lo dan H9, HCl, H *, alcoFoles, "enoles, .cidos carbo6ílicos, aminas % amidas(  Enlaces por "uer8as de Van der Kaals Los +ue se "orman entre las mol;culas co#alentes apolares se deben a la asimetría el;ctrica +ue puede presentar una mol;cula en un momento determinado +ue es capa8 de pro#ocar la "ormacin de dipolos inducidos en las mol;culas #ecinas( Mientras +ue los +ue se "orman entre mol;culas polares se deben a la deslocali8acin de los electrones del enlace, lo cual pro#oca la aparicin de dipolos permanentes +ue se atraen <"uer8as de dispersin o de London>(

eoría de repu%si+n de e%ectrones de %a capa de 6a%encia El modelo de VSEP0 <0epulsin de los Pares de Electrones de la Capa de Valencia> es una simple e6tensin de la teoría de LeJis % sir#e para predecir la "orma !eom;trica +ue adopta una mol;cula poliatmica( Este modelo "ue desarrollado por Sid!Jic= % PoJell en la d;cada de los aòs /7 % "ue e6tendido posteriormente por @illespie % -%Folm( Este modelo est. basado en la di"erencia en estabilidad +ue con"iere a una determinada !eometría la disposicin respecti#a de los pares de electrones, bien de enlace o bien no compartidos, +ue presente una mol;cula( Para determinar la !eometría de una mol;cula se aplican las si!uientes re!las a> Los pares de electrones tienden a situarse en a+uellas posiciones +ue minimicen las repulsiones entre ellos( Las !eometrías ideales son

N@ de paes de e%ectrones

Geometría

* 

Lineal )ri!onal

/ 1 2

)etra;drica ipir.mide tri!onal cta;drica

@eometrías moleculares lineal: an!ular: plana tri!onal: pir.mide tri!onal tetra;drica: <"> planocuadrada: pir.mide cuadrada: bipir.mide tri!onal % octa;drica(

b> Las repulsiones decrecen en importancia en el orden

PNC2PNC \ PNC2PE \ PE2PE siendo P-C  Par no compartido % PE  par de enlace( c>

Los dobles enlaces ocupan m.s espacio +ue los enlaces simples(

d>

Los pares de enlace de elementos electrone!ati#os ocupan menos espacio +ue los de

elementos electropositi#os( Para aplicar las re!las de VSEP0 Fa% +ue determinar el n?mero de electrones de la capa de #alencia del .tomo central( Para ello se si!uen los si!uientes pasos • •

Determina el n?mero de pares de electrones( Para ello se contabili8an los electrones de las capas de #alencia de los .tomos de la mol;cula( Dibu$a las posibles estructuras moleculares atendiendo al cumplimiento de la re!la del octeto %a a la repulsin mínima entre los pares electrnicos, se!?n el orden comentado anteriormente(

'( Dados los elementos A,  % C de n?meros atmicos '5, '3 % '*, respecti#amente, indi+ue, ra8onando la respuesta a> Estructura electrnica de sus respecti#os estados "undamentales: b> )ipo de enlace "ormado cuando se unen A %  % cuando se unen entre sí .tomos de Solucin Las respecti#as con"i!uraciones electrnicas de estos tres .tomos son A 's**s**p2s*p2/s'  's**s**p2s*p1 C 's**s* *p2s* Cuando se unen A %  el elemento A es un metal cu%a electrone!ati#idad es ba$a por lo +ue tiende a ceder sus electrones de #alencia, mientras +ue el elemento  es un no metal cu%a electrone!ati#idad es alta por lo +ue tiende a !anar electrones para completar su capa electrnica e6terna( Por tanto, el elemento A ceder. su electrn al elemento , +uedando ambos con las car!as A'X % ', "orm.ndose entre ambos un E-LACE I|-IC(

El elemento  es tambi;n un metal, con una electrone!ati#idad ba$a, por lo +ue no tiene tendencia a !anar electrones para completar su ?ltima capa por lo +ue cuando se une a otro .tomo de ese mismo elemento, entre ambos se "ormar. un enlace met.lico( *( Escribir las estructuras de LeJis de las mol;culas "ormadas por la combinacin binaria de 9 con H, , - % C( 9  3 e de #alencia: debe ad+uirir ' comparti;ndolo H ' e de #alencia: Estructura de LeJisdebe ad+uirir ' comparti;ndolo  2 e de #alencia, debe ad+uirir * comparti;ndolos Estructura de LeJis

- 1 e de #alencia, debe ad+uirir  comparti;ndolos Estructura de LeJis

C 's* *s**p* :/ e de #alencia, debe ad+uirir / comparti;ndolos

( Indi+ue ra8onadamente +u; tipo de enlace o "uer8a de atraccin se rompe al a> 9undir romuro de Litio b> Disol#er bromo molecular en tetracloruro de carbono c> E#aporar a!ua Solucin Para determinar +u; enlaces se rompen debemos tener en cuenta +u; es lo +ue realmente sucede cuando tienen lu!ar los procesos indicados( a> 9undir romuro de Litio El romuro de litio es un compuesto inico por lo +ue en estado slido cada uno de los iones Li X  r se encuentra en su red cristalina rodeado de otros iones de si!no contrario +ue lo Facen permanecer en su posicin( Cuando se "unde el cristal, se rompen estos enlaces % los iones pueden %a mo#erse con cierta libertad , por lo +ue en este proceso se rompen los enlaces inicos e6istentes entre los iones Litio % romuro <r > b> Disol#er bromo molecular en tetracloruro de carbono El romo molecular <r *> es un compuesto lí+uido en el cual coe6isten dos tipos de enlaces Los E-LACES I-)0AMLECULA0ES, entre los dos .tomos de romo +ue con"orman la mol;cula> son enlaces co#alentes puros % como tales son enlaces "uertes, mientras +ue los E-LACES I-)E0MLECULA0ES, +ue mantienen unidas unas mol;culas con otras son enlaces por "uer8as de Van der Kaals, % por tanto d;biles( Cuando se produce la disolucin en )etracloruro de carbono, +ue es un disol#ente apolar, se rompen los enlaces intermoleculares por "uer8as de Van del Kaals, manteni;ndose el romo molecular como tal

en la disolucin( c> E#aporar a!ua La e#aporacin es un proceso en el cual una sustancia pasa de estado lí+uido a !aseoso a una temperatura in"erior a su temperatura de ebullicin( En el caso del a!ua a la presin normal <' atm> este "enmeno se produce entre 7qC % '77qC( El a!ua es un por tanto un compuesto lí+uido en el cual coe6isten dos tipos de enlaces Los E-LACES I-)0AMLECULA0ES, entre los dos .tomos de Hidr!eno con el de 6í!eno +ue con"orman la mol;cula, son enlaces co#alentes parcialmente inicos por lo +ue est.n polari8ados, con los electrones del enlace m.s pr6imos al .tomo de 6í!eno( Por ello, % debido tambi;n a la Fibridacin sp del .tomo de 6í!eno, la mol;cula de a!ua est. polari8ada, mientras +ue los E-LACES I-)E0MLECULA0ES, +ue mantienen unidas unas mol;culas con otras se deben a esta polari8acin % se "orman debido a la atraccin del .tomo de 6í!eno de una mol;cula Facia un .tomo de Hidr!eno de otra mol;cula de a!ua conti!ua, con la cual "ormar. un enlace intermolecular por Puente de Hidr!eno( Cuando se produce la e#aporacin del a!ua, las mol;culas permanecen como tales pero se romper.n sus enlaces por puente de Hidr!eno con otras mol;culas #ecinas de manera +ue el a!re!ado molecular sea m.s pe+ueò % pueda e6istir en estado !aseoso /(0epresentar las estructuras de LeJis % calcular la car!a "ormal en los compuestos )ri6ido de a8u"re % .cido perclrico Solucin La car!a "ormal de un .tomo en una estructura de LeJis es la car!a +ue tendría ese .tomo en la mol;cula si todos los .tomos +ue la componen tu#ieran la misma electrone!ati#idad( Para calcular se aplican las si!uientes re!las ' Los electrones no compartidos se asi!nan al .tomo en el cual se encuentran * De los electrones enla8antes se asi!na la mitad a cada uno de los .tomos +ue los comparten Así, tendremos +ue para cada .tomo Car!a "ormal  -q electrones de #alencia  -q electrones no compartidos   nq de electrones compartidos

1( Escribir las estructuras de LeJis para las mol;culas de tetracloruro de carbono % de tricloruro de boro( \Se cumple en ambas la re!la del octeto] &usti"i+ue la respuesta( Datos n?meros atmicos C2: 1: C''3(

2( Constru%a las estructuras de LeJis % compare la "uer8a de los enlaces entre el carbono % el o6í!eno de los si!uientes compuestos I> mon6ido de carbono % II> bi6ido de carbono Solucin a> Br − > Br Sr > Sr + Te 2 − > I − > Cs + > Ba 2 + b>Enlaces co#alentes I − I , N − O , B − O Enlaces inicos

K − S , Cs − O

c> Mon6ido de carbono

Polaridad

B−O

> N−O > I−I

Di6ido de carbono

En el mon6ido de carbono el .tomo o6í!eno est. m.s "uertemente unido al .tomo de carbono(

Pro/%emas 4('( a> Determine el tipo de enlace +ue se "ormar. entre el elemento "l?or <  5> con los elementos Na ( Z =11) ; K ( Z =19) ; Ne ( Z =10) ; F ( Z = 9) ; Mg ( Z =12) y C ( Z = 6) b> En el caso de los enlaces inicos +ue se puedan "ormar, ord;nelos en "orma creciente de acuerdo a su lon!itud( 4(*( rdene los si!uientes enlaces de acuerdo a su distancia % "ortale8a C = O : C − H : C ≡ O : C − Cl 4(/( Se tienen las si!uientes especies 12 Mg 2 + , 8 O 2 − , 10 Ne % 11 Na1+ a> rd;nelas en sentido creciente de acuerdo al tamaò de la partícula( b> \Cu.les de estas especies isoelectrnicas, puede "ormar enlace entre ellas % cu.l es el tipo de enlace "ormado] 4(1( Arre!le los si!uientes enlaces en orden decreciente de su polaridad C − S : B − F : N − O : Pb − Pb : H − F : F − F 4(2( Dados los elementos cu%os n?meros atmicos son , '*, '3, % 3 a> \Qu; tipo de enlace "ormar. cada uno de ellos con el elemento '3] b> \Cu.l ser. el enlace de menor lon!itud]

4(3( &usti"i+ue la polaridad de las si!uientes mol;culas H * % I* % comente la naturale8a de las "uer8as intermoleculares presentes en ellos( 4(4( Colocar las si!uientes mol;culas por orden creciente de su polaridad Hr, H9, HI % HCl( &usti"icar bre#emente la respuesta( 4(5( La #ariacin de las ener!ías de enlace para cloro, bromo % %odo si!ue el orden Cl * x r * x I *, mientras +ue para los puntos de "usin es I* x r* x Cl* ( 0a8one este comportamiento( 4('7( E6plica bre#emente por +u; el a!ua disuel#e a los compuestos inicos mientras +ue el CCI/ no lo Face( 4(''( Dibu$e las estructuras de LeJis de las si!uientes especies +uímicas eH * , Cl, etileno , amoniaco, % sul"uro de Fidr!eno( &usti"i+ue la !eometría de estas sustancias e indi+ue si Fa% al!una +ue sea polar(

4('*(Escriba las estructuras de LeJis aceptadas para las si!uientes mol;culas a> H*-H, b> HCl* c> H-, d> *SCl*( 4('( 0epresente los si!uientes compuestos inicos mediante sus estructuras de LeJis a> Fidr6ido de bario: b> nitruro de sodio: c> iodato de ma!nesio % d> sul"ato de aluminio( 4('/( Utili8ando la teoría de 0PECV predi!a las "ormas !eom;tricas de las si!uientes mol;culas a> -*: b> HC-: c> -H/X: d> -: e> -S9: "> PCl: !> S/*: F> S: i> r9/X(

ema # Reacciones redo1

G%osario Estado de o1idaci+n# En +uímica, el estado de o1idaci+n de un elemento +ue "orma parte de

un compuesto, se considera como la car!a aparente con la +ue dicFo elemento est. "uncionando en ese compuesto( Los estados de o6idacin pueden ser positi#os, ne!ati#os, cero, enteros % "raccionarios( *e 'a)encia Ta%encia# #alencia,"ormados tambi;npor conocida comodenBmero , es de enlacesLa+uímicos los .tomos un elemento +uímico . una medida de la cantidad O1idaci+n# La o6idacin, es la reaccin +uímica a partir de la cual un .tomo, in o mol;cula cede electrones: entonces se dice +ue aumenta su estado de o6idacin Reducci+n# Se re"iere a la media reaccin donde un .tomo oun !rupo de .tomos !anan e A!ente o1idante# Es la sustancia +ue se reduce pro#ocando la o6idacin. A!ente reductor( Es la sustancia +ue se o6ida pro#ocando la reduccin(

Semireacci+n# 0eaccin +ue muestra e6plícitamente los electrones implicados en la o6idacin o en la reduccin( N?mero de o1idaci+n# 0epresenta la car!a el;ctrica +ue aporta cada .tomo en el compuesto(

M7todo de %a media reacci+n o de% i+n2e%ectr+n Para entender este m;todo se debe tener claro las disociaciones de .cidos, bases % sales estudiados en el e+uilibrio inico( 0ecapitulando tenemos los .cidos se disocian en  % el anin ne!ati#o( E$emplo

NO' &SO. 'PO.

se disocia en   NO'2 se disocia en &   SO. &2 se disocia en '   PO.'2

las sales se disocian en el catin positi#o % el O2 E$emplo NaO se disocia en Na  O2 M!3O4& se disocia en M!&  & O2 A%3O4' se disocia en A%'  ' O2 Las sales se disocian en catin positi#o % el anin ne!ati#o( E$emplo

A!C% se disocia en A!NO' se disocia en Cu3NO'4& se disocia en A%&3SO.4' se disocia en

A! A! Cu& * A%'

   

C%2 NO'2 & NO'2 ' SO.&2

Ca%cu%o de% n?mero de o1idaci+n En una mol;cula neutra, la suma al!ebraica de los n?meros de o6idacin de todos los .tomos debe ser i!ual a cero( En un ion poliatmico la suma debe ser i!ual a la car!a neta del ion( E$emplo En el -H el n?mero de o6idacin del Fidr!eno es X', por lo tanto el n?mero de o6idacin del nitr!eno debe ser , para +ue la suma al!ebraica sea i!ual a cero, por+ue es una mol;cula neutra k X <>  7( Si "uese el ion amonio, -H /X, se cumplirían i!ual los dos n?meros de o6idacin, slo +ue aFora la suma al!ebraica ser. i!ual a X', +ue es la car!a del ion /k X <>  '( E$emplos  El dicromato de potasio,  *Cr*3, es una mol;cula neutra, por lo tanto la suma al!ebraica de todos los n?meros de o6idacin de todos los elementos debe ser i!ual a cero( El n?mero de o6idacin del o6í!eno es * % el estado de o6idacin del potasio es X'( \Cu.l ser. el n?mero de o6idacin del cromo en este compuesto]( * 6 X * 6 < K> X 3 6 <*>  7

K  X2 En otras palabras, el n?mero de o6idacin del cromo, en el dicromato de potasio es X2(  En el ion "os"ato, P/, \cu.l ser. el n?mero de o6idacin del "s"oro] f X /k<*>   f  X1(

Recuerde )ue]]]    

   

Elementos con n?mero de o6idacin X' e iones con car!a X' litio
, sodio <-a>, potasio <>, rubidio <0b>, cesio , "rancio <9r>, Fidr!eno ( Entre los iones poliatmicos con car!a X' tenemos al ion amonio <-H/X> Elementos con n?mero de o6idacin ' e iones con car!a ' Fidr!eno en los Fidruros : el "l?or <9> en todos sus compuestos: cloro, bromo % %odo en los Falo!enuros ( Entre los iones poliatmicos con car!a ' tenemos a los iones nitrato <- >, nitrito <-*>, bicarbonato , bisul"ato , bisul"uro , clorato , perclorato , Fipoclorito , cianuro , etc( Elementos con n?mero de cinc o6idacin X* berilio <e>, ma!nesio , calcio , estroncio , bario <a>, radio <0a>, <n>, cadmio ( Elementos con n?mero de o6idacin X' % X* cobre , mercurio , plata ( Elementos con n?mero de o6idacin * e iones con car!a * a8u"re en los sul"uros , o6í!eno en los 6idos < *>( Entre los iones poliatmicos con car!a * tenemos a los iones sul"ato , sul"ito , carbonato , etc(

    

Elementos con n?mero de o6idacin X boro <>, aluminio , !alio <@a>, talio <)l>( El talio tambi;n presenta n?mero de o6idacin X'( Elementos con n?mero de o6idacin X* % X Fierro <9e>, cobalto ( Elementos con n?mero de o6idacin  e iones con car!a  nitr!eno en los nitruros <- > % en el amoníaco, "s"oro
( Entre los iones poliatmicos con car!a  tenemos al ion "os"ato Elementos con n?mero de o6idacin X* % X/ carbono , silicio , !ermanio <@e>,



estaò , plomo , ní+uel <-i>, paladio , platino ( Elementos con n?mero de o6idacin X % X1 nitr!eno <->, "s"oro
, ars;nico , antimonio , bismuto <i>( Elementos con n?mero de o6idacin X*, X/ % X2 a8u"re , selenio , teluro <)e>(



Elementos con n?mero de o6idacin X', X, X1 % X3 cloro , bromo <r>, %odo (



-?meros de o6idacin +ue presenta el man!aneso  X*, X, X/, X2 % X3, siendo los m.s comunes X*, X/ % X3( -?meros de o6idacin +ue presenta el cromo  X*, X % X2( -?meros de o6idacin +ue presenta el #anadio  X*, X, X/ % X1, siendo los m.s comunes X/ % X1(



 

El m;todo del inelectrn es, en !eneral, un poco m.s lar!o +ue el del n?mero de o6idacin: sin embar!o, por ser m.s sistem.tico, es menos probable +ue condu8ca a error( Adem.s este m;todo es m.s% pr.ctico cuando se trate de balancear ecuaciones inicas, +ue el m;todo del n?mero de o6idacin se e#ita estar determinando los n?meros de o6idacin de cada elemento para saber cu.l elemento se o6ida % cu.l se reduce, %a +ue a+uí se o6ida el +ue pierda e, es decir, la ecuacin donde apare8can los e" , Facia la derecFa: % se reduce el +ue !ane e" , es decir la ecuacin donde apare8can los e", Facia la i8+uierda(


E9emp%o "# Medio -cido

E9emp%o &# Medio a%ca%ino

Pro/%emas 5('( Indi+ue cu.les de las si!uientes especies son mol;culas a> C2H2

d> fe

b> -a

!> C e> C*

c> 9*

"> As

$> Li

F> H*S/ Li

/

'*H**''

*

=> * Ar

i>

l>-H



5(*( Identi"i+ue en cadao caso si se% trata dea+u;llos una mol;cula, un .tomo o un ion( En el caso de los iones, indicar si son cationes aniones seàle +ue sean poliatmicos X a> -H e> 9e i>  m> HC +> -H  /HS b> -H/X c> 9

"> 9e !> P

d> -e

$> S

*X

=> C-

/

n> Mn<H>

*

r> S4

*

o> H*



F> H** l> Ar

p> 

s> H t> -*

*

5(( Hallar el n?mero de o6idacin de cada elemento en los si!uientes compuestos a> H

"> Li

*

=> fe

b> -aHC

!> Al<H>



c> M!*

F> Mn

/

d> H*

i> aCr/

e> CaH*

$> S4

l> C

p> -*H/ +> nr

*

m> 9eCl



n> Hr

*

r> -iS

/

s> )i
o> H!

*Cl*

> *

t> Sn

*

5(/( Seàlar las "rmulas mal escritas en las si!uientes mol;culas % escribir la "rmula correcta a> -a b> H*r

!> A!- F> Ca

m> 9eI

*

n> I*

c> 9e*

i> H*S/

o> 9

d> C

$> -*1

p> -a

e> H**

=> Al

"> PH

l> -i

s> Ca

*

t> a  *H

*

+> Cl

*<H>

r> Si*

*C

u> Cu
/>*

#> M!<H>* J> PbI 6> Alr



5(1( Determina el n?mero de o6idacin de los elementos en cada especie 9e* SnCl/ -* Cl*3 CuCl/*_ *_ H** Mn Mn*3 HAs/ Cr*3*_ X _ -* -* -H/ - -H/Cl <-H/>*S/ S4

- H*S/

H- H*S

-a** H*S

As*1 S*

5(2( Determine el n?mero de o6idacin de los elementos subra%ados en cada especie

H!*Cl* Mn/_ -*_ PbS 9e*

a> Fe2 O3 b> Sn Cl 4 c> N O2 d> Cl2 O7 e> Cu Cl4  __

__

Mn 2 O7 : __

__

$> H As O 4  

__



2−

__

=> Cr2 O72 − __



__



2−

"> Hg2 Cl2 !> H 2 O 2 __

__

F> Mn O i> __

l> Mn O −4 __

Solucin a> X: b> X/: c> X/: d> X3: e> X*: "> X': !> _': F> X*: i> X3: $> X1: => X2: l> X3 5(3( Determine el estado de o6idacin de cada .tomo en las especies si!uientes a> N 2 b> NO2 c> NH +4 d> NO3− e> NH4Cl "> NO −2 ! > ( NH 4 ) 2 SO4 F> KNO3 i> HNO3 $> Na 2O2 => H 2O2 l> As2O5 m> PbS n> S8 o> H 2SO4 p> H 2S +> H 2SO3 r> SO 2 s> Fe2 (SO 4 )3 Solucin a> 77: b> /*: c> _X': d> X1*: e> _X'': "> X*: !> X'X2*: F> X'X1*: i> X' X1*: $> X'': => X'': l> X1*: m> X**: n> 7 : o> X'X2 *: p> X'*: +> _'X/* r> X/*XX2* 5(4( alancea cada una de las si!uientes ecuaciones considerando un medio acuoso .cido, identi"icando el elemento o6idado, el elemento reducido, el a!ente reductor % el a!ente o6idante( a> I* X H*S → I_ X S b> Mn/*_ → Mn* X Mn/_ c> CuS X H- → CuS/ X - X H* d> H** X I_ → I* X H* e> n X -_ → n*X X -H/X "> !> F> i> $> => l> m> n> o> p>

-a*C*/ X Mn/ X H*S/ → C* X X X -aX X S/*_ X H* *Cr*3 X HCl → X X Cl_ X CrX X Cl* Mn X Pb* X H- → HMn/ X Pb*X X -_ 9eCl* X H** X HCl → 9eX X Cl_ X H* Mn/ X Cl X H*S/ → Mn*X X S/*_ X X X Cl* CdS X I* X HCl → HI X S X CdCl* H** X Mn/ X HCl → Mn*X X Cl_ X H* X * X X -a*HAs X r X HCl → -aX X Cl_ X X X r_ X HAs/ 9eS/ X Hr X H*S/ → 9e* X Hr X H* -a*)e X -aI X HCl → -aCl X )e X H* X I* K X SnCl* X HCl → K4 X HSnCl2 X H* 34

5(5( alancea cada una de laso6idado, si!uientes ecuaciones considerando medio acuoso alcalini8ado identi"icando el elemento el elemento reducido, el a!enteunreductor % el a!ente o6idante(, a> b> c> d>

I_ X Mn/_ → I* X Mn* Cl* X H_ → Cl*_ X Cl_ Mn2/_ X * → Mn2_ X H* Mn/_ X H* → Mn/*_ X *

Cl_ X 9e<H> → Cl_ X 9e/*_ Pb* X Cl_ → Cl_ X Pb<H>_ -H X Cr/*_ → -_ X CrX -*H/ X Cu<H>* → -* X Cu X H* Cl* → Cl/_ X Cl_ Mn* X H X Cl → X X Mn/_ X H* X Cl_ P/ X H_ X H* → H*P*_ X PH i* X -aH X -aCl → -aX X i_ X Cl_ -ar X Ca* X H* → Ca*X X Cl_ X -aX X H_ X r* 9e2 X Cr* X H → X X 9e2/_ X Cr/*_ 5('7( Se preparan 177 mL de una solucin disol#iendo *1 ! de cromato de potasio de un 57 G de pure8a en su"iciente cantidad de a!ua( Los 177 mL de la solucin A se me8clan con 177 mL de una solucin alcalini8ada de sul"ito de sodio al 5,1 ^ mm, cu%a densidad es ',*2 !mL( Al me8clar ambas soluciones se produce una reaccin en la cual el in cromato se reduce a in Cromo , % el in sul"ito se o6ida a in sul"ato( Determine la concentracin del ion CrX en la solucin resultante( Solucin 7,''2 molL 5(''( Se Facen reaccionar '*7 mL de una disolucin acuosa de dicromato de potasio *Cr*3 7,317 molL con un e6ceso de metanol , en medio .cido, produci;ndose .cido "rmico e iones CrX, ambos productos en solucin( \Cu.ntos moles de .cido "rmico se "ormar.n % cuantos se consumir.n de metanol] Solucin Se "orman 7,'1 mol de .cido "rmico % se !astan 7,'1 mol de CH H  5('*( El .cido o6.lico, H*C*/, es "uertemente t6ico para el or!anismo Fumano: de ser in!erido puede neutrali8arse su accin in!iriendo perman!anato de potasio, el cual trans"orma el .cido o6.lico en anFídrido carbnico % a!ua, en presencia del abundante .cido clorFídrico del estma!o Fumano, % produci;ndose tambi;n iones Mn*X( Si una persona Fa in!erido 7,73 mol de mol;culas de .cido o6.lico % se le Face beber r.pidamente una solucin +ue contiene /,/ ! de perman!anato de potasio, \la persona se sal#a o muere] Solucin Se sal#a 5('( El clorito de bario se puedepreparar Faciendo reaccionar per6ido de Fidr!eno con di6ido de dicloro,una en solucin acuosa de Fidr6ido de bario, de acuerdo consi!uiente la ecuacin Per6ido de Fidr!eno X Di6idode dicloro X Fidr6idode bario → Cloritode bario X A!ua X 6í!eno Se Facen reaccionar *1 mL de per6ido de Fidr!eno al G m# con cierta cantidad de di6ido de dicloro, en su"iciente solucin de Fidr6ido de bario(El #olumen total de la me8cla se'77 mL( Al "inali8ar el proceso se obtu#ieron 2 ! de clorito de bario % la concentracin "inal del di6ido de dicloro es 7,7// molL( \Qu; cantidad de di6ido de dicloro, secoloc a reaccionar inicialmente] Solucin ,*3 ! e> "> !> F> i> $> => l> m> n>

UNIDAD III Gases( %í)uidos * s+%idos

ema "< * ""# Me5c%as de !ases * reacciones en estado !aseoso

G%osario

Lí)uido# El lí+uido es un estado de a!re!acin de la materia en "orma de "luido altamente incompresible ( Gas# Se denomina !as al estado de a!re!acin de la materia en el +ue las sustancias no tienen "orma ni #olumen propio, adoptando el de los recipientes +ue las contienen(( S+%ido# Es uno de los cuatro estados de a!re!acin de la materia, se caracteri8a por+ue opone resistencia a cambios de "orma % de #olumen( Las mol;culas de un slido tienen una !ran coFesin % adoptan "ormas bien de"inidas( Gas idea%# Un !as idea% es un !as terico compuesto de un con$unto de partículas puntuales con despla8amiento aleatorio +ue no interact?an entre sí( El concepto de !as ideal es ?til por+ue el mismo se comporta se!?n la le% de los !ases ideales, una ecuacin de estado simpli"icada, % +ue puede ser anali8ada mediante la mec.nica estadística( Gas rea%# Es un !as +ue se aparta del comportamiento predicFo por la ecuacin de los !ases ideales( Para predecir su comportamiento deben utili8arse otras ecuaciones de estado( Le* de Bo*%e2Mariotte , "ormulada por 0obert o%le % Edme Mariotte, es una de las le%es de los !ases ideales +ue relaciona el #olumen % la presin de una cierta cantidad de !as mantenida a temperatura constante( La le% dice +ue el #olumen es in#ersamente proporcional a la presin p 6 #   donde  es constante si la temperatura % la masa del !as permanecen constantes( Cuando aumenta la presin, el #olumen disminu%e, mientras +ue si la presin disminu%e el #olumen aumenta( -o es necesario conocer el #alor e6acto de la constante  para poder Facer uso de la le% si consideramos las dos situaciones de la "i!ura, manteniendo constante la cantidad de !as % la temperatura, deber. cumplirse la relacin p' 6 #'  p* 6 #* donde p'  presin inicial, p*  presin "inal, #'  #olumen inicial, #*  #olumen "inal Le* de CFar%es * Ga*2Lussac, o simplemente Le* de CFar%es, es una de las le%es de los !ases ideales( 0elaciona el #olumen % la temperatura de una cierta cantidad de !as ideal, mantenido a una presin constante, mediante una constante de proporcionalidad directa( En esta le%, CFarles dice +ue para una cierta cantidad de !as a una presin constante, al aumentar la temperatura, el #olumen del !as aumenta % al disminuir la temperatura el #olumen del !as disminu%e( Esto se debe a +ue la temperatura est. directamente relacionada con la ener!ía cin;tica de las mol;culas del !as( Así +ue, para cierta cantidad de !as a una presin dada, a ma%or #elocidad de las mol;culas , ma%or #olumen del !as( emperatura a/so%uta# La emperatura a/so%uta es el #alor de la temperatura medida con respecto a una escala +ue comien8a en el cero absoluto <7   z*3,'1 C>( Se trata de uno de los principales par.metros empleados en termodin.mica % mec.nica estadística( En el Sistema Internacional de Unidades se e6presa en =el#in, cu%o símbolo es (' Le* de di,usi+n o Le* de GraFam# La di"usin es el proceso por el cual una substancia se distribu%e uni"ormemente en el espacio +ue la encierra o en el medio en +ue se encuentra( Le* de e,usi+n# Es el proceso +ue ocurre cuando un !as +ue est. ba$o presin escapa de un recipiente el e6terior por medio deproporcional una abertura( sabe por medio +ue la #elocidadFacia de e"usin es directamente a laSe #elocidad media dede lasdemostraciones mol;culas( La %e* de %as presiones parcia%es "ue "ormulada en el aò '47 por el "ísico, +uímico % matem.tico brit.nico &oFn Dalton( Establece +ue la presin de una me8cla de !ases, +ue no reaccionan +uímicamente, es i!ual a la suma de las presiones parciales +ue e$ercería cada uno de ellos si solo uno ocupase todo el #olumen de la me8cla, sin cambiar la temperatura(

E9ercicios resue%tos '( Una cantidad de !as ocupa un #olumen de 47 cm  a una presin de 317 mm H!( \Qu; #olumen ocupar. a una presin de ',* atm si la temperatura no cambia] Como la temperatura % la masa permanecen constantes en el proceso, podemos aplicar la le% de o%le P'(V'  P*(V* )enemos +ue decidir +u; unidad de presin #amos a utili8ar( Por e$emplo atms"eras( Como ' atm  327 mm H!, sustitu%endo en la ecuacin de o%le 750 mmHg

⋅ 80cm 3 = 1,2atm ⋅ V2 ; V2 = 65,8cm 3 Se puede resol#er i!ualmente con mm de

760mmHg / atm

H!( *( El #olumen inicial de una cierta cantidad de !as es de *77 cm  a la temperatura de *7qC( Calcula el #olumen a 57qC si la presin permanece constante( Como la presin % la masa permanecen constantes en el proceso, podemos aplicar la le% de CFarles % @a%Lussac V1 V2 = T1

T2

cm  %, el

El #olumen lo podemos e6presar en +ue calculemos, #endr. e6presado i!ualmente en cm, pero la temperatura tiene +ue e6presarse en el#in( 200cm 3 293K

=

V2

363K

; V2

= 247,78cm 3 .

( Una cierta cantidad de !as se encuentra a la presin de 357 mm H! cuando la temperatura es de *1qC( Calcula la presin +ue alcan8ar. si la temperatura sube Fasta los *77qC( Como el #olumen % la masa permanecen constantes en el proceso, podemos aplicar la le% de @a% Lussac P1 P2 = T1

T2

La presin la podemos e6presar en mm H! %, la +ue calculemos, #endr. e6presada i!ualmente en mm H!, pero la temperatura tiene +ue e6presarse en el#in( 790mm Hg 298K

P2

= 398K ; P2 = 1055,1mm Hg.

/( Disponemos de un recipiente de #olumen #ariable( Inicialmente presenta un #olumen de 177 cm  % contiene / ! de amoníaco( Si manteniendo constante la P % la ), se introducen 24 ! de amoníaco, \+u; #olumen presentar. "inalmente el recipiente] Ar <->'/( Ar '(

Manteniendo constante la P % la ), el #olumen es directamente proporcional al n?mero de moles del !as( El mol de amoníaco, -H , son '3 ! lue!o Inicialmente Fa% en el recipiente / ! de !as +ue ser.n * moles % al "inal Fa% '5* ! de amoníaco +ue ser.n 2 moles( V1

=

n1

V2

500cm 3

;

n2

V2

=

2moles

; V2

= 1500cm 3 .

6 moles

1( Un !as ocupa un #olumen de * l en condiciones normales( \Qu; #olumen ocupar. esa misma masa de !as a * atm % 17qC] Como partimos de un estado inicial de presin, #olumen % temperatura, para lle!ar a un estado "inal en el +ue +ueremos conocer el #olumen, podemos utili8ar la le% combinada de los !ases ideales, pues la masa permanece constante P0 .Vo To

=

1atm.2l 273K

P1V1 T1

=

; la temperatura obli!atoriamente debe ponerse en 

2atm.V1 373K

; V1

=

1atm.2l.373K 2atm.273K

; V1

= 1,18 l

Como se obser#a aumentar la presin el #olumen Fa disminuido, pero no de "orma proporcional, como predi$o o%le:alesto se debe a la #ariacin de la temperatura( 2( Un recipiente cerrado de * l( contiene o6í!eno a *77qC % * atm( Calcula a> Los !ramos de o6í!eno contenidos en el recipiente( b> Las mol;culas de o6í!eno presentes en el recipiente( Ar<>'2( a> Aplicando la ecuacin !eneral de los !ases PVn0) podemos calcular los moles de o6í!eno 2atm.2 l

= n.0,082

32 g de O2 es 1 mol

=

atm.l k .mol

X

0,1 mol

;

.473K ;

X

n = 0,1mol de O2 .

= 3,2 g (

b> Utili8ando el -A calculamos el n?mero de mol;culas de o6í!eno 6,023.10 23 moléculas de O2 son 1 mol de O2

=

X

0,1 de O2

;

X

= 6,023.10 22 moléculas de O2

3( )enemos /,44 ! de un !as cu%a naturale8a es S* o S( Para resol#er la duda, los introducimos en un recipiente de ' l % obser#amos +ue la presin +ue e$ercen a *3qC es de ',1 atm( \De +u; !as se trata] Ar*(Ar<>'2( Aplicando la ecuacin !eneral de los !ases PVn0) podemos calcular los moles correspondientes a esos /,44 !ramos de !as 1,5atm.1 l

= n.0,082

atm.l k .mol

La masa molar del !as ser.

.300 K ;

n

= 0,061mol de O2 .

Si 4,88 g son 0,061 moles

=

X

1 mol

;

X

= 80 g

Como la M2/ !mol % la M47!mol( El !as es el S 4(Un mol de !as ocupa *1 l % su densidad es ',*1 !l, a una temperatura % presin determinadas( Calcula la densidad del !as en condiciones normales( Conociendo el #olumen +ue ocupa ' mol del !as % su densidad, calculamos la masa del mol m = ρ1 .V1

m

= 1,25 g / l .25 l = 31,25 g (

Como Femos calculado la masa +ue tienen un mol % sabemos +ue un mol de cual+uier !as ocupa **,/ litros en c(n(, podemos calcular su densidad ρ2

=

m V2

=

31,25 g 22,4l

= 1,40 g / l

5( Un recipiente contienen '77 l de  * a *7qC( Calcula a> la presin del *, sabiendo +ue su masa es de ,/ =!( b> El #olumen +ue ocupara esa cantidad de !as en c(n( a> Aplicamos la ecuacin !eneral de los !ases PVn0) pero pre#iamente calculamos los moles de !as nº de moles =

P.V

3430 g 32 g / mol

= 107,19 moles

.l 293K ; P = 25,75atm. = n.R.T ; P.100 l = 107,19moles.0,082 Katm .mol

b> Para calcular el #olumen +ue ocupan los '73,'5 moles en c(n( ecuacin PVn0) con las c(n( o la si!uiente proporcin

podemos #ol#er a aplicar la

1mol de gas

c.n.

en

ocupa siempre 22,4 l

=

107,19moles X

;

X

= 2401 l.

'7( Calcula la "rmula molecular de un compuesto sabiendo +ue ' l de su !as, medido a *1qC % 317 mm H! de presin tiene una masa de ,44 ! % +ue su an.lisis +uímico Fa mostrado la si!uiente composicin centesimal C, */,3/ G: H, *,72 G % Cl, 3,*7 G( Ar<>'2( Ar'( Ar1,1 Primero la "rmula empírica 24,74 g calculamos C = 2,06 moles átomos de C

2,06 g H

12 g / mol

73,20 g Cl 35,5 g / mol

1g / mol

= 2,06 moles átomos de H

= 2,06 moles átomos de Cl

Como las tres relaciones son id;nticas, la "rmula empírica ser. CHCl( Para a#eri!uar la "rmula molecular, necesitamos conocer la masa molar del compuesto( La #amos a encontrar a partir de la ecuacin !eneral de los !ases PVn0)( 750mmHg 760mmHg / atm

.1l

= n.0,082

atm.l k .mol

298K ;

n

= 0,04 moles.

Estos moles son los +ue corresponden a los ,44 ! de compuesto, lue!o planteamos la si!uiente proporcin para encontrar la masa molar 3,88 g son 0,04moles

=

x

1mol

;

x

= Masa molar = 97 g / mol

Como la "rmula empírica es CHCl su masa molar Tempírica es /4,1 !mol( Al di#idir la masa molar del compuesto <53 !mol> entre la masa molar Tempírica 97 48,5

= 2;

deducimos +ue la "rmula del compuesto es C*H*Cl*(

''( En un recipiente de 1 l se introducen 4 ! de He, 4/ ! de -* % 57 ! de #apor de a!ua( Si la temperatura del recipiente es de *3qC( Calcular a> La presin +ue soportan las paredes del recipiente( b> La "raccin molar % presin parcial de cada !as( Ar  /: Ar <>  '2: Ar <->  '/: Ar  '( a> +ue e$erce la me8cla de los !ases, calculamos primeramente el nq total de Para molescalcular +ue Fa%laenpresin el recipiente n( He) =

8g 4 g / mol

= 2 moles : n( N 2 ) =

nq total de moles  * X  X1 '7:

84 g 28 g / mol

= 3 moles; n( H 2 O) =

90 g 18 g / mol

= 5 moles.

Lue!o aplicamos la ecuacin !eneral de los !ases P.5l = 10moles.0,082 PT

= 49,2atm.

b>

X He

=

=

X H 2O

n º moles He n º moles totales

n º moles H 2 O

=

10

5

=

nº moles totales

2

= 0,2; X N = 2

n º moles N 2 n º moles totales

=

3 10

atm.l K .mol

.300 K

= 0,3;

= 0,5;

10

Como se puede comprobar, la suma de las presiones parciales

∑X

i

=1

Para calcular las presiones parciales, podemos aplicar la ecuacin !eneral para cada !as PHe(V nHe0():

PHe .5 l

= 2moles.0,082

atm.l K .mol

.300 K ;

PHe

= 9,84atm;

 bien multiplicando cada "raccin molar por la presin total PN 2

= X N .PT ; PN = 0,3.49,2atm = 14,76atm

PH 2O

2

2

= X H O .PT ; PH O = 0,5.49,2atm = 24,6atm 2

2

La suma de las presiones parciales es la presin total 5,4/ atm X'/,32 atm X */,2 atm  /5,* atm( '*( El aire contiene apro6imadamente un *' G de o6í!eno, un 34 G de nitr!eno % un 7,5 G de ar!n, estando estos porcenta$es e6presados en masa( \Cu.ntas mol;culas de o6í!eno Fabr. en * litros de aire] \Cu.l es la presin e$ercida si se mete el aire anterior en un recipiente de 7,1 l de capacidad a la temperatura de *1 qC] La densidad del aire  ',*5 !l( Ar <>  '2( Ar <-> '/( Ar  /7( a> Primeramente a#eri!uamos la masa de * l de aire d

=

m V

; 1,293 g / l

=

m

2l

m = 2,586 g.

;

Calculamos la masa +ue Fa% de cada componente en los * l de aire masa de O2 masa de Ar

= 2,586 g .

21 100

= 0,543 g de O2 .

masa de N 2

= 2,586 g .

78 100

= 2,017 g de N 2 .

= 2,586 g. 0,9 = 0,023 g de Ar. 100

Utili8amos el -A para calcular las mol;culas +ue Fa% de o6í!eno 32 g O2 6,023.10 23 moléculas de O2

=

0,543 g O2 X

;

X

= 1,022.10 22 moléculas de O2 .

b>Calculamos los moles de cada componente % los sumamos moles de O 2

=

moles de Ar

=

0,543g 32 g / mol 0,023g 4 g / mol

= 0,017 moles : moles de N 2 =

= 0,006 moles :

n º moles totales

2,017 g 28 g / mol

= 0,072 moles :

= 0,017 + 0,072 + 0,006 = 0,095;

Aplicando la ecuacin !eneral de los !ases P.0,5l

= 0,095moles.0,082

atm.l K .mol

.298 K ;

P

= 4,64 atm.

'( El Fielo seco es di6ido de carbono slido a temperatura in"erior a 11 qC % presin de ' atms"era( Una muestra de 7,717 ! de Fielo seco se coloca en un recipiente #acío cu%o #olumen es de /,2 L, +ue se termostata a la temperatura de 17qC a> Calcule la presin, en atm, dentro del recipiente despu;s de +ue todo el Fielo seco se Fa con#ertido en !as( b> E6pli+ue si se producen cambios en la presin % en la cantidad de moles !aseosos si el e6perimento lo reali8.ramos termostatando el recipiente a 27qC( Solucin a> Aplicamos La ecuacin !eneral de los !ases ideales %a +ue conocemos tanto la cantidad de !as <7,717!> como su masa molecular , el #olumen del recipiente  la temperatura <17qC  *q>

b> La cantidad de !as e6istente en el recipiente no #aría, aun+ue al aumentar la temperatura Fasta los 27qC <q> la presin tambi;n aumentar. li!eramente( La calculamos con la ecuacin !eneral de los !ases ideales de la misma "orma +ue en el caso anterior

'/( Calcule la temperatura a la +ue deben encontrarse 4 ! de o6í!eno +ue se encuentran en un recipiente de 1 litros a una presin de 357 mm H!( \Qu; #olumen ocupar. en condiciones normales] \Qu; cantidad de dicFo !as debería salir o deberíamos introducir para +ue se duplicara la presin si la temperatura desciende '7qC]( Solucin En este caso le son aplicables las ecuaciones !enerales de los !ases ideales

'1( En el interior de una l.mpara de incandescencia cu%o #olumen es de '77 ml Fa% una presin de ',*('71 mm de H! a *3qC( Cuando comien8a a "uncionar, alcan8a una temperatura de '*3qC( Calcular a> n?mero de mol;culas de !as e6istentes en el interior de la l.mpara: b> Presin en su interior cuando est. "uncionando( Solucin

Pro/%emas muestra de 1 mol de un !as ideal ocupa un #olumen de '7 L a una presin de * atm( Calcula el #olumen +ue ocupar. dicFa muestra si su presin es disminuida Fasta la mitad de su #alor ori!inal( Supon!a +ue el proceso es isot;rmico ( Solucin *7 L 10.2) Una muestra de un !as ideal a la temperatura de 17qC ocupa un #olumen de '7 L( \Qu; #olumen ocupar. el !as si la temperatura se ele#a Fasta '77 C, manteniendo la presin constante]( Solucin '',1/4 L 10.1) Una

neum.tico e$erce una presin de a atm a una temperatura de *1 qC, si la temperatura del !as se aumenta Fasta /* qC( \Cu.l ser. la nue#a presin del aire] Supon!a +ue el aire se comporta como un !as ideal % +ue el #olumen del neum.tico no Fa #ariado( Solucin ',713 a 10.4) Una cierta cantidad de un !as ideal ocupa un #olumen de 1,77 L a la temperatura t" en !rados centí!rados( Al triplicar el #alor de la temperatura en !rados centí!rados, a presin constante, el #olumen se Face i!ual a 5,1/ L( Determina el #alor de t"( Solucin **3 C 10.5) Un !as ocupa un #olumen de '77 mL a una presin de * atm % una temperatura de 7qC( Qu; #olumen ocupar. ese !as en condiciones normales( Solucin '47,* mL 10.6) Un determinado #olumen de ar!n !aseoso se encontraba a una temperatura de *1qC( El !as se calienta a presin constante Fasta +ue su #olumen aumenta en un 21G del #alor ori!inal( \En cu.ntos C aument la temperatura del !as] Solucin '5,3 C 10.7) Un !as ideal, a 217 mmH! de presin, ocupaba una ampolla de #olumen desconocido( Se retir cierta cantidad de !as, el cual ocup ',11 cm a la presin de ' atm( La presin del !as restante en la ampolla "ue de 27 mmH!( Suponiendo +u; todas las medidas "ueron FecFas a la misma temperatura, calcula el #olumen de la ampolla( Solucin ',55 cm 10.8) Se dispone de un !as ideal con"inado en un recipiente a una presin de 1 atm( Este recipiente se conecta mediante una lla#e de paso inicialmente cerrada con un se!undo recipiente de * L, el cual est. #acío( Se abre la lla#e % el !as se e6pande( Al alcan8arse el e+uilibrio se encuentra +ue la presin Fa disminuido en un 47G de su #alor ori!inal, manteni;ndose la temperatura constante( \Cu.l es el #olumen del primer recipiente] Solucin 7,1L 10.9) Sabemos +ue 5,3127 ! de un compuesto !aseoso ocupan un #olumen de  L a la presin de ' atm % una temperatura de *3 qC( \Cu.l es la masa molecular del !as, si se comporta idealmente]( Solucin 34 !mol 10.10) \Cu.ntos moles de nitr!eno !aseoso Fa% en 17 L de ese !as, medidos en condiciones normales de presin % temperatura] Solucin *,* mol 10.11) Un buen #acío puede ser producido en un aparato de laboratorio com?n % correspondería a una presin de ''72 mmH! a *1 qC( Calcula el n?mero de mol;culas por cm  a dicFa presin % temperatura( Solucin , mol;culas 10.12) Se dispone de dos recipientes conectados entre si por una lla#e +ue inicialmente se encuentra cerrada( El primero con una capacidad de 37 L conteniendo o6í!eno a una presin de 7,7'7 atm % el 10.3) El aire contenido dentro de un

se!undo contiene 17 L de Felio a una presin de 7,'17 atm( Se conectan los recipientes % los !ases di"unden entre si, manteni;ndose la temperatura constante( a) \Cu.l ser. la presin e$ercida por cada !as en el nue#o sistema] b) \Cu.l ser. su presin total] Solucin a> p*  1,4 6 '7 atm: pHe  2,*1 6 '7* atm: b> a> p)  2,4 6 '7* atm 10.13) Calcula la densidad, en !mL, del CH/ !aseoso a '*7 qC % a 7,2 atm, suponiendo +ue su comportamiento es ideal( Solucin *,54 6 '7/ !mL 10.14) Si la densidad del mon6ido de carbono es ,'3 !L a _*7 qC % *,1 atm( Calcula a partir de estos datos su masa molar( Solucin *3,54 !mol 10.15) Una determinada masa de Felio ocupa un #olumen de * L en condiciones normales( Al #ariar la temperatura % la presin del !as, este se e6pande Fasta un #olumen de / L( \Cu.l es la densidad !as, en !ramos por litro, en las nue#as condiciones de presin % temperatura] Solucin 7,745 !L 10.16) Calcula la densidad, en !L, de una me8cla e+uimolar de CH / % C*H2 a '77 qC % 377 mmH! de presin( Solucin 7,25*2 !L 10.17) Dos recipientes separados contienen los !ases ideales A % , respecti#amente( La densidad del !as Amolar es dos la del !as ,de%lalos est.n laa relacin la mismadetemperatura( +ue laA masa del #eces !as A es la mitad deldos !as!ases ( Calcula las presionesSedesabe los !ases % ( Solucin pAp  / 10.18) Se tiene una me8cla de ', mol de di6ido de carbono: *,7 ! de Fidr!eno: 2,7*'7 */ .tomos de Felio % 7,* =! de mon6ido de carbono en un recipiente cerrado de #olumen V a una temperatura ) e$erciendo una presin de '127 mmH!( Calcula la presin parcial de cada !as en la me8cla( Solucin pC*  '7/, mmH!: pH*  47,* mmH!: pHe  47*, mmH!: pC  13,'' mmH! 10.19) En un recipiente se me8cla una cantidad f de di6ido de carbono !aseoso con 1 ! de Felio !aseoso en un recipiente cerrado de #olumen desconocido % a una temperatura tambi;n desconocida( Sí la presin parcial del di6ido de carbono es el doble de la del Felio en el recipiente \Cu.nto #ale f en !ramos] Masas atmicas C  '*   '2 He  / Solucin ''7 ! 10.20) Se reco!en sobre a!ua, e6actamente, 177 mL de nitr!eno a *1 qC % 311 mmH!( El !as est. saturado con #apor de a!ua( Calcula el #olumen +ue ocuparía el nitr!eno seco en condiciones normales( Presin de #apor del a!ua a *1 qC #ale *,4 mmH!( Solucin //7,3 mL 10.21) Un !as seco ocupaba '73 mL en condiciones normales( Si se reco!iese esta misma masa de !as sobre a!ua a * qC % a una presin total de 3/1 mmH! \Qu; #olumen ocuparía] La presin de #apor del a!ua a * qC es de *' mmH!(

Solucin '*',34 mmH! presin de #apor de a!ua a 47 qC es 11 mmH!( Una #asi$a de '77 mL contenta o6í!eno saturado de a!ua a 47 qC, siendo la presin total del !as 327 mmH!( El contenido de la #asi$a se trans"iri mediante una bomba a otra de 17 mL a la misma temperatura( a) \Cu.les ser.n las presiones parciales del o6í!eno % del #apor de a!ua b) \Cu.l ser. la presin total en el estado de e+uilibrio "inal] Nota8 Desprecia el #olumen de a!ua +ue se pueda condensar(

10.22) La

Solucin a> pH*  3'7 mmH!: p*  4'7 mmH!: b> p)  '1*7 mmH!: una me8cla !aseosa compuesta por un n?mero i!ual de !ramos de *CH2 % C*, la presin parcial del C*H2 es ** mmH! \Cu.l es la presin parcial del C *] Solucin '1 mmH! 10.24) Se Fan introducido ',' ! de C* en un "rasco de ' L +ue contenía una cierta cantidad de o6í!eno !aseoso( Se calent el "rasco Fasta '77 qC % se #io +ue la presin era de 4'1 mmH!( -o se dio en su interior nin!una reaccin +uímica( Calcula la masa de o6í!eno +ue Fabía en el "rasco( Solucin 7,* ! 10.25) Una me8cla de o6í!eno e Fidr!eno !aseosos se Falla encerrada en un recipiente a la temperatura de *3 qC % a una presin de ',1 atm( Al eliminarse el o6í!eno la presin disminu%e Fasta 7,1 atm % la masa del recipiente % su contenido es de '2 ! menos +ue su masa ori!inal( Calcula a> El #olumen del recipiente( b> La masa del Fidr!eno( c> La "raccin molar de cada !as en la me8cla ori!inal( Solucin a> '*, L: b> 7,1 !: c> fH*  7,: d> f*  7,3 10.26) Se desea preparar una me8cla !aseosa +ue consista de 1G en moles de butano % 51G en moles de ar!n( Se llena un recipiente con !as butano Fasta +ue la presin es de ' atm( Se pesa entonces el recipiente % se introduce cierta cantidad m de !as ar!n( El #olumen del recipiente es de /7 L % la operacin se reali8a a *1 qC( Calcula la masa de ar!n necesario para la preparacin de la me8cla de la composicin deseada, % la presin total de la me8cla "inal( Solucin '*4,4 ! Ar 10.27) Un matra8 de ' L contiene, a 7 qC, cantidades e+uimolares de - * !aseoso % -*/ !aseoso( Si la masa total de !ases en el matra8 es ',27 !, calcula la presin total( Solucin 7,132 atm 10.28) A una temperatura dada, '*,7 ! de mon6ido de carbono Fan sido introducidos en un recipiente #acío, % en un se!undo recipiente se Fan introducido /7,7 ! de CH/( La presin del mon6ido de carbono en el recipiente era de 477 mmH! % la del CH/ de 277 mmH!( Calcula la relacin +ue e6iste entre los #ol?menes de ambos recipientes( Solucin #CH/  #C  3,33 10.29) Si se necesitan 7,*77 ! de Fidr!eno para llenar un !lobo Fasta un cierto tamaò a *7 qC, \cu.ntos !ramos se necesitar.n para in"larlo Fasta el mismo tamaò a 7 qC] Se supone +ue la elasticidad del !lobo es la misma a los *7 qC +ue a los 7 qC( Solucin 7,'5 ! 10.23) En

10.30) Un "rasco cerrado, a una temperatura dada, contiene

una me8cla de ,*7 ! de CH/: 3,7 ! de C % '5,4 ! de C*( La presin parcial del CH/ es de */7 mmH!( Calcula la presin parcial del C % la presin total de la me8cla de los tres !ases( Solucin pC  77 mmH!: p)  '747 mmH!

Reacciones en estado !aseoso Gases en condiciones norma%es de!( p 3" mo% ocupa &&(. L4 ''('> Cuando se +uema propano, CH4 , en atms"era de o6í!eno se "orman di6ido de carbono !aseoso % a!ua lí+uida como productos de la reaccin( Si se +ueman *,/ mol de CH4 en e6ceso de o6í!eno, \Cu.ntos litros de di6ido de carbono se "ormar.n, si son medidos en condiciones normales]( Solucin '2','4 L ''(*> En un recipiente de #olumen V % a una temperatura ) se tiene una me8cla de propeno e Fidr!eno, cu%a presin total es de 7,2 atm( Se Face reaccionar la me8cla en presencia de platino produci;ndose propano , obser#.ndose +ue la presin total "inal "ue de 7,1 atm( a) E6plica en "uncin de las relaciones este+uiom;tricas si la reaccin "ue completa( b) Determina la presin % la "raccin molar del producto en la me8cla "inal( Solucin a> no "ue completa: b> 7,* ''(> Cuando se +uema C/H'7 en un e6ceso de * se produce la si!uiente reaccin C/H'7 X * → C* X H*

''(/>

''(1>

''(2>

''(3>

a>\Cu.ntos de C/H'7] litros de o6í!eno medidos en condiciones normales se necesitar.n para +uemar 2,7 ! b>\Cu.ntos litros de C* medidos en condiciones normales se "ormar.n] Solucin a> 57,* L: b> 11,1 L \Cu.ntos litros de o6í!eno se necesitan para +ue reaccionen totalmente '3 L de Fidr!eno !aseoso, medidos ambos !ases a las mismas condiciones de presin % temperatura] Solucin 4,1 L Un #olumen de 21,7 L de !as propano, CH4, medidos en condiciones normales, "ue +uemado completamente "orm.ndose di6ido de carbono % a!ua( \Cu.ntos moles de di6ido de carbono se "ormaron] Solucin 4,3 mol \Cu.ntos litros de o6i!eno medidos en condiciones normales se necesitar.n para la preparacin de '77 ! de P/'7 a partir de "s"oro elemental] Solucin 5,/ L Reco%ecci+n de !ases so/re a!ua * presi+n de 6apor de% a!ua \Cu.ntos !ramos de Cl deben descomponerse en Cl % * para producir ' L de o6í!eno reco!ido sobre a!ua a '3qC % una presin atmos";rica de 377 mmH!( Presin de #apor de a!ua a '3qC  '/,/ mmH!( Solucin ,' !

''(4> Una #asi$a de *7 L contiene una me8cla de ' mol de o6í!eno % ' mol de Fidr!eno a *3qC( Cuando se in"lama la me8cla mediante una cFispa, la reaccin de "ormacin de a!ua contin?a Fasta su terminacin( El sistema es en"riado posteriormente Fasta *3qC( \Cu.l es la presin "inal dentro de la #asi$a a la temperatura "inal de *3qC, sabiendo +ue la presin de #apor del a!ua a *3C alcan8a un m.6imo de *2,3 mmH!] Solucin 7,2'1 atm ''(5> Calcula la masa, en !ramos, de di6ido de man!aneso % el #olumen de solucin de .cido clorFídrico de densidad ','* !mL % /7G en masa +ue se necesitan para producir *7,7 L de cloro !aseoso reco!ido sobre a!ua a ' atm % *3qC, usando la si!uiente ecuacin di6ido de man!aneso X .cido clorFídrico → cloro X a!ua X Mn*X p# del a!ua a *3qC  *2,3 mmH!( Solucin 23,42! Mn* % *1/ mL de HCl

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Reacciones en condiciones di6ersas Una me8cla de metano % acetileno ocupaba cierto #olumen a una presin total de 2 mmH!( La muestra "ue +uemada a di6ido de carbono % a!ua: slo se reco!i el di6ido de carbono % se encontr +ue su presin era de 52 mmH! en el mismo #olumen % a la misma temperatura de la me8cla ori!inal( \Qu; "raccin molar del !as era metano] Solucin 7,/4 Una me8cla de CS* !aseoso % un e6ceso de o6í!eno est. contenida dentro de un recipiente a '*3qC % e$erce una presin total de ,*4 atm( Cuando se +uema la me8cla mediante una cFispa el;ctrica todo el CS* se o6ida a C* % S*( La presin de la me8cla "inal en el recipiente es de *,2* atm a '*3qC( Calcula la "raccin molar del CS* +ue Fabía en la me8cla ori!inal( Solucin 7,*7' Una me8cla de C % S +ue pesaba '* !, al +uemarse en el aire dio una me8cla de C * % S* en la cual la presin parcial del C* era la mitad de la presin parcial del S *( \Cu.ntos !ramos de carbono Fabía en la me8cla] Solucin ',45 ! En un recipiente cerrado de '7 L se tiene una masa desconocida de -H /HS slido a la temperatura de *1 qC( La temperatura se ele#a Fasta 77 qC % el slido se descompone totalmente, se!?n la si!uiente ecuacin -H/HS → -H X H*S Los productos de la reaccin e$ercen una presin de '7 atm( \Cu.ntos !ramos de -H/HS se

colocaron en el recipiente] Solucin 1/,*3 ! ''('/> Un recipiente de /,' L de capacidad se llena con etano !aseoso a '*3 qC, % a una presin de * atm( tro recipiente de 1,5 L de capacidad se llena con !as o6í!eno a '*3 qC pero a la presin de *,34 atm( Al conectar los dos recipientes los !ases se me8clan( Lue!o al Facer saltar una cFispa, se produce la si!uiente reaccin

C*H2 X * → C* X H* Si la temperatura es constante a '*3qC , calcula a> La presin total antes de producirse la reaccin en el #olumen total ocupado por la me8cla( b> La presin total % la presin parcial de cada !as presente despu;s de producirse la reaccin( Solucin a> *,/2 atm: b> pC *H2  7,2 atm: pC*  7,5* atm: pH*  ',/' atm: p)  *,25 atm ''('1> Un matra8 de ' L contiene, cantidades e+uimolares de - * % -*/ !aseosos a 7 qC( Si la masa total de !ases en el matra8 es ',27 !, calcula la presin total( Solucin 7,13 atm ''('2> Se tiene una me8cla !aseosa de Fidr!eno, o6í!eno % Felio en un recipiente de  L a 7,4* atm de presin % a *3 qC de temperatura( Se Face saltar una cFispa % se "orman 7,'4 ! de a!ua lí+uida se!?n la si!uiente ecuacin H* X * → H* Lue!o el e6ceso de o6í!eno se Face reaccionar completamente con una cinta de ma!nesio se!?n la si!uiente ecuacin M! X * → M! La presin "inal resulta ser de 7,2'1 atm a *3 qC( Calcula las presiones parciales de Fidr!eno, o6í!eno % Felio en la me8cla ori!inal( Nota8 Desprecia el #olumen del M! % del H * Solucin a> pH*  7,74* atm: p*  7,'* atm: pHe  7,2'1 atm ''('3> El etileno etano !aseoso reacciona con Fidr!eno !as en presencia de un catali8ador de platino "ormando *Hde/> acuerdo con C*H/ X H* → C*H2 Una me8cla de etileno e Fidr!eno, de la cual slo se sabía +ue contenía m.s moles de Fidr!eno +ue de etileno, tenía una presin de 1* mmH! en un #olumen desconocido( Despu;s de concluida la reaccin la presin "ue de / mmH! en el mismo #olumen % a la misma temperatura( \Qu; "raccin de %as mo%7cu%as de la me8cla ori!inal era de etileno] Solucin 7,1

Di,usi+n * e,usi+n 3GraFam4 H eoría cin7tica ''('4> Un !as desconocido di"unde a una #elocidad de '2 L por minuto a tra#;s de un ori"icio FecFo en un recipiente cerrado( La #elocidad de di"usi2n del o6í!eno es de */ L por minuto en las mismas condiciones del !as desconocido( Calcula la masa molecular del !as desconocido( Solucin 3* !mol ''('5> Un cierto #olumen de o6í!eno di"unde a tra#;s de un pe+ueò ori"icio en /7 minutos( \Cu.nto tiempo tardar. en di"undir el mismo #olumen de metano ba$o las mismas condiciones ]( Solucin *4, min

''(*7> Los si!uientes !ases Fan podido di"undirse a tra#;s de un mismo tabi+ue poroso a la misma temperatura % presin /,* L de C*: 1,7 L de HCl % 2,7 L de H9( \Cu.l de ellos emplear. m.s tiempo en atra#esar el tabi+ue poroso] \Cu.l lo Far. en menor tiempo] ''(*'> Determina la relacin entre la #elocidad de di"usin del Fidr!eno % la #elocidad de di"usin del Felio a la misma temperatura( Solucin √2 ''(**> \Cu.l de los si!uientes !ases tendr. ma%or ener!ía cin;tica promedio] a> o6í!eno a *1 qC b> Fidr!eno a *3  c> di6ido de carbono a 71  Solucin el di6ido de carbono ''(*> En una ca$a se tienen encerradas un !ran n?mero de mol;culas !aseosas tal como se muestra a continuacin Posteriormente, a temperatura constante, se remue#e la pared central de la ca$a obteni;ndose la si!uiente situacin

E6plica +u; sucede con la #elocidad media % con la "recuencia de cFo+ues de las mol;culas( Solucin la #elocidad media permanece constante( La "recuencia de cFo+ues disminu%e( ''(*/> Se introduce una me8cla constituida por /,*7 ! de !as nitr!eno % ,*7 ! de !as o6í!eno en un recipiente +ue contiene un lí+uido desconocido a *3 qC( Determina la presin de #apor del lí+uido a esa temperatura sabiendo +ue el #olumen % la presin de la "ase !aseosa son 3,2 L % 377 mmH!, respecti#amente( Solucin 41 mm H!

ema "&( "' * ".# Estado %í)uido( cam/ios de ,ase * diso%uciones idea%es

G%osario Tapor# Vapor  a+uel !as +ue se puede condensar por presuri8acin a temperatura constante o por en"riamiento a presin constante( E6aporaci+n# Al proceso "ísico en sí, +ue trata del cambio de estado, de lí+uido a !aseoso en el cual una sustancia se puede separar de otra por su punto de ebullicin( Presi+n de 6apor# La presi+n de 6apor es la presin de la "ase !aseosa o #apor de un slido o un lí+uido sobre la "ase lí+uida, para una temperatura determinada, en la +ue la "ase lí+uida % el #apor se encuentra en e+uilibrio din.mico: su #alor es independiente de las cantidades de lí+uido % #apor presentes mientras e6istan ambas( Este "enmeno tambi;n lo presentan los slidos: cuando un slido pasa al estado !aseoso sin pasar por el estado lí+uido tambi;n Fablamos de presin de #apor( En la situacin de e+uilibrio, las "ases reciben la denominacin de %í)uido saturado % 6apor saturado( Punto de e/u%%ici+n# El punto de e/u%%ici+n es a+uella temperatura en la cual la materia cambia de estado lí+uido a !aseoso, es decir se ebulle( E6presado de otra manera, en un lí+uido, el punto de ebullicin es la temperatura a la cual la presin de #apor del lí+uido es i!ual a la presin del medio +ue rodea al lí+uido(' En esas condiciones se puede "ormar #apor en cual+uier punto del lí+uido( Punto de con!e%aci+n# El punto de con!e%aci+n de un lí+uido es la temperatura a la +ue dicFo lí+uido se solidi"ica debido a una reduccin de temperatura( El proceso in#erso se denomina punto de "usin( Con!e%aci+n# La con!e%aci+n es una "orma de conser#acin +ue se basa en la solidi"icacin del a!ua contenida en ;stos( Le* de Raou%t# La Le* de Raou%t establece +ue la relacin entre la presin de #apor de cada componente en una solucin ideal es dependiente de la presin de #apor de cada componente indi#idual % de la "raccin molar de cada componente en la solucin( Propiedad co%i!ati6a# Son a+uellas propiedades de una disolucin +ue dependen ?nicamente de la concentracin ( Presi+n osm+tica# puede de"inirse como la presin +ue se debe aplicar a una solucin para detener el "lu$o neto de disol#ente a tra#;s de una membrana semipermeable Descenso de% punto de con!e%aci+n#Se conoce como descenso criosc+pico o depresi+n de% punto de ,usi+n a la disminucin de la temperatura del punto de con!elacin +ue e6perimenta una disolucin respecto a la del disol#ente puro( Aumento de% punto de e/u%%ici+n# El aumento o ascenso e/u%%osc+pico es el aumento del punto de ebullicin +ue e6perimenta un disol#ente puro, al "ormar una disolucin con un soluto determinado( La ma!nitud del ascenso ebulloscpico, ∆)b, se obtiene al calcular la di"erencia entre la temperatura de ebullicin de la disolucin % del disol#ente puro, )b % )bk respecti#amente ∆)b  )b _ )bk

E9ercicios resue%tos '( La presin de #apor sobre el a!ua pura a '*7C es '/47 mmH!( Si se si!ue la Le% de 0aoult \Que "raccin de etilen!licol debe a!re!arse al a!ua para reducir la presin de #apor de este sol#ente a 327 mmH!]

Solucin La "raccin molar de etilen!licol +ue se debe a!re!ar al a!ua para +ue la solucin resultante presente una presin de #apor de 327 mmH! es de 7,/42

*( Calcular la reduccin en la presin de #apor causada por la adicin de '77 ! de sacarosa a '777 ! de a!ua( La presin de #apor de a!ua pura a *1C es *,25 mmH!(

Solucin La disminucin de la presin de pa#or +ue se produce al a!re!ar '77 ! de sacarosa a '777 ! de a!ua es de 7,'*1 mmH!(

( La presin de #apor del a!ua pura a una temperatura de *1C es de *,25 mmH!( Una solucin preparada con 1,1 ! de !lucosa en 17 ! de a!ua tiene una presin de #apor de *,/* mmH!( Suponiendo +ue la Le% de 0aoult es #.lida para esta solucin, determine la masa molar de !lucosa(

Calculo de la "raccin molar de la !lucosa f

Solucin La masa molar de !lucosa es '33,/* /( A una temperatura de *2C, la presin de #apor del a!ua es *1,*' mmH!( Si a esta temperatura se prepara una solucin *,* molal de un compuesto no electrolito, no #ol.til( Determinar la presin de #apor de esta solucin suponiendo comportamiento ideal(

Solucin La presin de #apor de la solucin *,* molal es */,*7 mmH!( 1( Una solucin de cloruro de calcio "ue preparada disol#iendo *1 ! de esta sal en 177 ! de a!ua( Cu.l ser. la presin de #apor de la solucin a 47C, sabiendo +ue a esta temperatura el cloruro de calcio se comporta como un electrolito "uerte % +ue la presin de #apor del a!ua es 11,'7 mmH! (

Pro/%emas Cam/ios de $ase '*('> A la temperatura de 7 qC se tienen los lí+uidos A,  % C cu%as presiones de #apor son 77 mmH!, '17 mmH! % *7 mmH!, respecti#amente( Con base en estos #alores determina a) \Cu.l de ellos presenta ma%or punto de ebullicin] b) En cu.l de los lí+uidos Fa% menor "uer8a de atraccin intermolecular] Solucin a> : b> A '*(*> De acuerdo con la si!uiente tabla Punto de e/u%%ici+n norma% Lí)uido 3@C4 H* '77 CH*H CCH *H1 C*H1

27 

\Cu.l de los %í)uidos presenta ma%or presin de #apor a /7 qC] o9o < > Solucin A /7C el ;ter etílico %a no es un lí+uido, por lo +ue la ma%or presin de #apor corresponder. al etanol

'*(> Se tienen dos recipientes id;nticos abiertos +ue contienen i!ual cantidad en moles de a!ua % etanol lí+uidos( \En cu.l de ellos ser. m.s r.pida la e#aporacin] E6plica( Solucin en el etanol

Dia!ramas de ,ases '*(/> Dado el si!uiente dia!rama de "ases para el a!ua

a)

E6plica las #ariaciones ener!;ticas +ue ocurren a lo lar!o del recorrido isob.rico desde A Fasta

B( E6plica las #ariaciones ener!;ticas +ue se suceden a lo lar!o del recorrido isot;rmico desde C Fasta D( c) \Qu; puede Facerse para +ue el a!ua lí+uida, inicialmente a *7 qC, se con!ele] D; dos respuestas distintas( '*(1> Dado el si!uiente dia!rama de "ases para una sustancia pura b)

T [K]

a> Determina el punto de ebullicin normal % el punto de con!elacin normal de la sustancia( b> \Qu; ocurre con respecto al punto de sublimacin normal] Discute en clases la relacin entre el punto de sublimacin normal % los puntos de ebullicin % con!elacin normales( c> 0eporte los #alores, apro6imados, del punto triple % describa esa situacin( d> Describa los cambios +ue ocurren cuando se Face el recorrido ABC( e> E6plica cu.l "ase se "a#orece cuando se modi"ica la presin desde el punto D en "orma isot;rmica( Solucin a>)eb } 4C:)con! } *7 C b> )}'3C: P } 7,2atm '*(2> 0eali8a la representacin !r."ica del dia!rama de "ase del di6ido de carbono utili8ando los si!uientes datos Situaci+n Presi+n 3atm4 emperatura 3@C4 Punto triple 1,''  12,/ Punto crítico 3,7 ',' Sabiendo adicionalmente +ue la temperatura de "usin a la presin crítica es 1/,7 qC a> Indi+ue en el !r."ico las 8onas +ue corresponden a cada una de las tres "ases( b> Indi+ue en el !r."ico la temperatura normal de sublimacin del di6ido de carbono( c> Determina el inter#alo de temperaturas entre las cuales puede ocurrir la ebullicin del di6ido de carbono( d> Describa el punto crítico, \cu.l es el estado de a!re!acin de la sustancia en ese punto] Solucin c> El inter#alo entre _12,/ qC % ',' qC: d> Los in"initos puntos +ue con"orman la cur#a +ue separa la 8ona del slido de la 8ona del lí+uido( Punto triple Est.n en e+uilibrio simult.neo las tres "ases( Punto crítico )emperatura por encima de la cual la "ase lí+uida no es distin!uible de la "ase !aseosa, % el comportamiento de la sustancia posee a la #e8 propiedades de los lí+uidos % de los !ases(

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