UNIDAD 3

MASA ATÓMICA, MASA MOLECULAR, MOL

Masa:  Es la cantidad de materia de un elemento.

Masa Atómica: Es la sumas de sus neutrones y protones y varía en los distintos elementos de la tabla periódica.

Masa Molecular: Se calcula sumando las masas atómicas de los elementos que componen la molécula. Así, en el caso del agua: H2O, su masa molecular es:

H=2 x 1,00007 + O= 15.9999 = 16 u (Uma).

Mol: Un mol es la cantidad de materia que contiene 6,02 x 1023 partículas elementales (ya sea átomos, moléculas, iones, partículas subatómicas, etcétera)  en 12 gramos de Carbono.  También se llama Número de Avogadro.  Por ejemplo, una mol de etanol es igual a 6.023 × 10 23 moléculas de etanol.

PASOS PARA CALCULAR MOLES

1. Identifica el compuesto o elemento que debas convertir a moles.
2. Encuentra el elemento en la tabla periódica.
3. Anota el peso atómico del elemento.
4. Multiplica el número de gramos del elemento/compuesto por la fracción 1/masa molar. Esto es 1 mol dividido por los pesos atómicos que acabas de obtener. Puedes expresar esto como una fracción del número de gramos por 1 mol dividido por la masa molar, o “compuesto g x 1/masa molar (g/mol) = moles”.
5. Divide ese número por la masa molar. El resultado es el número de moles de tu elemento o compuesto.

Ejemplo:

¿Cuántas moles de hierro representan 25.0 g de hierro (Fe)?
Necesitamos convertir gramos de Fe a moles de Fe. Buscamos la masa atómica del Fe y vemos que es 55.85 g .  Utilizamos el factor de conversión apropiado para obtener moles.

¿Cuántos átomos de magnesio están contenidos en 5.00 g de magnesio (Mg)?
Necesitamos convertir gramos de Mg a átomos de Mg.  Para este factor de conversión necesitamos la masa atómica que es 24.31 g.

COMPOSICIÓN PORCENTUAL

Uno de los problemas cotidianos con los que se enfrentan los químicos es determinar la clase y cantidad de elementos químicos que forman parte de una muestra analizada y en qué cantidad lo hacen. Los resultados del análisis químico se reportan como porcentajes de cada elemento presente en la muestra. En este sentido se llama composición porcentual.

El cálculo de la composición porcentual a partir de la fórmula molecular es sencillo. Basta calcular la masa molar y dividir entre ella la masa de cada elemento presente en la fórmula.

Al multiplicar el resultado por cien se obtiene el porcentaje.

La fórmula es:

Composición porcentual = masa atómica X número de átomos en la fórmula X 100

                                              ___________________________________________

                                                                                      Masa molecular

La suma total de cada uno de los porcentajes en cuanto a composición porcentual debe resultar 100, con un rango de variación de +/‐ 0.2 %

FORMULA EMPÍRICA

Si se conoce la composición porcentual de un compuesto puede determinarse la fórmula mínima, también denominada fórmula empírica, para ello se utiliza el procedimiento siguiente:

Ejemplo:

Un análisis en el laboratorio de una muestra de raticida conocido como warfarina arrojo los siguientes resultados respecto a las sustancias que lo componen: 74.01% C, 5.23% H y 20.76% O en masa. Determinar la fórmula empírica de este raticida.

Solución:

Seguiremos los siguientes pasos:

1. Cuando no tengamos como dato la cantidad de muestra que ha sido analizada, asumiremos siempre una muestra de 100 g.

Entonces se tendrá:

74.01 g C, 5.23 g H y 20.76 g O.

2. Convertimos la masa de cada elemento de la sustancia en moles:

3.Puesto que los subíndice son números enteros, vamos a dividir el resultado de cada uno de estos moles para el menor de los moles (para este caso 1.2983)

4.Si hasta estas instancia escribiéramos la fórmula empírica, se tendría:

Pero es evidente que todavía no se logra el objetivo de tener números enteros como subíndices.

Cuando se dé este caso, multiplicamos por un número pequeño a cada subíndice a fin de redondear y convertirlos en enteros.

Al multiplicar por 4 a cada subíndice de la fórmula, obtenemos:

5. La fórmula empírica de la warfarina es

FORMULA MOLECULAR

La fórmula mínima o empírica muestra las relaciones de números enteros más simples, mientras que en la fórmula molecular o verdadera se tiene la correcta relación de átomos que conforman un compuesto determinado. Para obtener la fórmula molecular conviene utilizar la siguiente secuencia de pasos.

Ejemplo:

El beta-caroteno proporciona el color naranja a las zanahorias y es importante para la visión correcta de los seres humanos. Su composición centesimal, en masa, es 89.49 % C y 10.51 % de H. La masa molecular del β-caroteno es 536.9 uma. ¿Cuál es su fórmula molecular?  

Solución:

Seguiremos los siguientes pasos:

1. Cuando no tengamos como dato la cantidad de muestra que ha sido analizada, asumiremos siempre una muestra de 100 g.

Entonces se tendrá:

89.49 g C y 10.51 g H.

2. Convertimos la masa de cada elemento de la sustancia en moles:

3. Puesto que los subíndice son números enteros, vamos a dividir el resultado de cada uno de estos moles para el menor de los moles (para este caso 7.4513)

 

4. Si hasta estas instancia escribiéramos la fórmula empírica, se tendría:

 Pero es evidente que todavía no se logra el objetivo de tener números enteros como subíndices cuando se dé este caso, multiplicamos por un número pequeño a cada subíndice a fin de redondear y convertirlos en enteros.Al multiplicar por 5 a cada subíndice de la fórmula, obtenemos:

5. Finalmente obtenemos fórmula empírica del β-caroteno, del cual su masa empírica es: 67.12 uma.

6. Calculamos el factor molecular:

7.  Obtenemos la fórmula molecular del β-caroteno al multiplicar el factor 8 a cada subíndice de la fórmula empírica: