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QUIMICA INORGANICA SESIÓN 1: Aritmética Química

Problematización

Contar monedas y átomos ¡Tarea difícil! •

•

Un joven universitario muy emprendedor decidió juntar dinero y se propuso guardar un sol y 0.50 céntimos diario por 5 años. Aunque no lo crean reunió muchas alcancías. Su dinero guardado representaba una laboriosa tarea de contarlos. Un químico cuenta átomos y moléculas de las sustancias. La diferencia es que para el químico se le va ser muy difícil porque las partículas de la materia son muy pequeñas y numerosas.

Saberes previos

1. Menciona algunos elementos químicos de la tabla periódica. 2. ¿De qué manera puedes encontrar los pesos atómicos de los elementos químicos? 3. ¿Sabes cuánto pesa un átomo de Carbono?

LOGRO

Al finalizar la sesión, el estudiante resuelve problemas relacionados a las unidades de masa atómica, masa molecular y mol, haciendo uso de las fórmulas químicas y de los pesos atómicos de los elementos químicos, efectuando cálculos de forma ordenada y precisa.

CONTENIDO

1. UNIDADES QUIMICAS MASA DEL ATOMO: •Los átomos son extremadamente pequeños no existe un instrumento que pueda medir con exactitud la masa de un átomo. •Por ello se creo una unidad muy pequeña denominada: UMA

2. UNIDAD DE MASA ATOMICA Es una unidad reativa para medir masas a nivel atómico y molecular, por lo cual se le llama unidad de masa atomica (UMA) .

Por definición: 1 átomo 12C “pesa” 12 uma Es decir:

mC  12 1uma  12 mC-12 = 12uma

1uma1,66 x10 g 24

3. PESO ATOMICO (P.A) Nos indica el promedio ponderado de las masas isotópicas de los átomos que forman parte de un elemento químico. Isótopos A1 A2 . . . An

Abundancia a1 a2 . . . an

Peso atómico promedio

A .a  A .a  ...  A . A P. A  a  a  ...  a 11

1

12

2

1n

n

(E)

1

2

n

OBS. En lugar de usar las masas atomicas isotópicas se puede usar los números de masa de los isótopos.

El litio natural es : 7.42% 6Li (6.015 uma) 92.58% 7Li (7.016 uma)

Masa atómica promedio del litio: 7.42 x 6.015 + 92.58 x 7.016 = 6.941 uma 100

Ejemplo: Hallar el peso atómico promedio usando las masas isotopicas y los números de masa para el B-10 y B-11. % de abundancia 80,4

19,6

10,01

11,01

uma

Masa atómica Elemento

Símbolo

Masa atómica

Carbono

C

12 uma

Hidrógeno

H

1 uma

Oxigeno

O

16 uma

Cloro

Cl

35,5 uma

4. PESO FORMULA - PESO MOLECULAR Se determina sumando los pesos átomicos de los elementos que conforman la unidad estructural, multiplicados por sus respectivos subindices.

M   P. AxAtomicid ad Ejemplos:

Hallar el Peso Fórmula del CaCO3 Hallar el peso molecular del H2O Hallar el Peso molecular del H2SO4

PESO MOLECULAR Nombre

Nitrato Cuprico Trióxido de azufre Acido fosforico Sulfato de cobre pentahidratado

Fórmula

Peso Molecular

5. CONCEPTO DE MOL

Es la unidad que se usa para el conteo de átomos, moléculas e iónes . Se define como la cantidad de átomos que hay exactamente en 12gr de C-12 Esta cantidad es una constante llamada número de Avogadro Na

N  6,02214199x10 unidades / mol 23

A

¿Cómo se expresa? 1mol átomos = 6,022 x10 23

1 mol de moléculas =

1 mol de electrónes =

átomos

6,022 x10 23

6,022 x10 23

moléculas

electrones.

6. NÚMERO DE AVOGADRO 6,022 x10 23 atomos

Si tomamos de un elemento y lo pesamos su masa será numéricamente igual a su peso atómico (uma) pero expresado en gramos.

Ejm: 40 gr de Calcio es =

atomos de Ca

CONCLUSIÓN Elemento Símbolo

Carbono

Masa molar

Una mol de atomos

Peso Atomico

C

12 uma

12 g

Fórmula

Peso Una mol de moléculas Molecular

Masa molar

Hidrógeno

Oxigeno Cloro

Compuesto Agua Acido Clorhídrico

¿Cuántos átomos están en 0.551 g de potasio (K) ?

1 mol K = 39,10 g K 1 mol K = 6,022 x 1023 átomos K

1 mol K 6,022 x 1023 átomos K 0,551 g K x x = 1 mol K 39,10 g K 8,49 x 1021 átomos K

7. MOL – GRAMO (Mol-g) Llamada tambien masa molar . Es la masa expresada en gramos de las particulas de sustancia y se determina como el peso fórmula de la sustancia expresada en gramos.

1mol x = M( x) g Ejm:

1 molécula SO2 = 64.07 uma 1 mol SO2 = 64.07 g SO2

SO2

¿Sabe qué es la masa molecular? ¿Cuántos átomos H están en 72.5 g de C3H8O?

Número de moles

w Nm n  M N

Donde : M= W=

A

NÚMERO DE ATOMO – GRAMO ( At – g) w Natomos # At  g   P.at N (E)

A

Nm= NA =

INTERPRETACIÓN CUANTITATIVA DE UNA FÓRMULA

1 molécula de H 3 PO4 contiene

Atomicidad : Ejm : determinar la atomicidad del K 2Cr2O7

8. COMPOSICIÓN CENTESIMAL Es el porcentaje en masa de cada elemento en la unidad fórmula, se halla a partir de la fórmula.

M . A( E ) xAtomicidad CC ( E )  x100 M Ejm:

Determinar la C.C del HNO

3

9. FÓRMULAS QUÍMICAS La composición centecimal establece proporciones en masa , una fórmula química requiere de estas proporciones en número de moles o atomo gramo, por eso para hallar la fórmula de un compuesto, tenemos que hallar la relación mínima entera entre las moles o atomo –g de los elementos del compuesto.

10. FÓRMULA EMPIRICA Muestra la proporción mínima entera de átomos en la fórmula , se aplica para sustancias iónicas y covalentes, se halla a partir de la composición centecimal

PASOS PARA HALLAR LA FORMULA EMPIRICA 1. Se asume como base de calculo 100g de muestra y se determina las masas de cada elemento presente en la molécula.

2. Esa masa se convierte a atomo- gramo 3. Se halla la relación mínima entera de los at-g de los elementos. Es decir dividir estos at-g entre el menor de ellos. 4. Este resultado se redondea a los números enteros más próximos para obtener la fórmula final; si aun no son enteros multiplicar por un número entero para que todos sean enteros.

Ejercicio 1. El acido ascórbico (vitamina C) cura el escorbuto. Esta formado por 40.92% de carbono (C),4.58% de hidrogeno (H) y 54.50% de oxigeno (O) en masa. Determine su fórmula empírica.

Ejercicio 2. Hallar la fórmula empírica de la 2 – disoxirribosa que contiene 44,77% de C, 7,52% de H y 47, 71% de O.

11. FÓRMULA MOLÉCULAR Está fórmula indica el número real de átomos de cada elemento que se combinan para la molécula.

FM = K (FE) M ( FM ) K M ( FE )

Ejercicio 1. Halle la Fórmula empirica y fórmula molecular del succinato de dibutilo (repelente de insectos) si su composición centesimal es 62,58% de C, 9,63% de H y 27, 79% de O. Su masa molecular determinada experimentalmente es de 230 u. M.A( C = 12u, O=16u, H = 1u).

APLICACIONES

CONSOLIDEMOS • Representación del átomo de carbono

Masa atómica de los isótopos del cloro En el cloro elemental, el 75,53% de los átomos presenta una masa de 34,97 uma, y que el 24,47% tiene una masa de 36,97 uma. Con esta información, podemos calcular la masa atómica promedio del cloro:

• ¿Cómo definimos los que es UMA ? • ¿Cuál es el isotopo mas abundante ? • ¿Qué diferencia hay entre peso formula y peso molecular ?

TRABAJO DE CAMPO 2 En equipos de cuatro estudiantes, desarrollamos las actividades propuestas en la hoja de trabajo de la sesión.

1. Una muestra de 60,0 mg de X2O5 contiene 33,8 mg de oxígeno. Calcular la masa atómica de X. 2. La combustión de 9,50 g de un compuesto orgánico que solo contiene C, H y O, produce 29,20 g de CO2 y 10,18 g de H2O. Calcule el porcentaje de Oxígeno en el compuesto orgánico.

3. La progesterona es un componente común de la píldora anticonceptiva. Si su fórmula empírica es C21H30O2, ¿cuál es su composición porcentual? 4.- Un gramo de un compuesto de carbono y de hidrógeno da por combustión 3,3g de CO2 y 0,889g de agua. ¿Cuál es la fórmula empírica del compuesto

METACOGNICIÓN: 1. ¿ Qué impresión me dio los saberes aprendidos ? 2. ¿Calculas con facilidad los cálculos aritméticos? 3. ¿En que parte de la temática tuve mas aciertos que desaciertos ? 4. ¿Considero que lo aprendido es importante en mi carrera profesional? 5. ¿Puedes señalar un ejemplo de como un futuro ingeniero aplica la aritmética química en su campo de acción ?

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

N° 1

2

3

4

CÓDIGO

540 CHANG, RAYMOND 540 TIMB

546 QUIÑ

546 CELS

AÑO

AUTOR

TITULO

Chang, Raymond

Química

2010

Timberlake, Karen

Química

2008 2006

Quiñoá Cabana, Emilio

Nomenclatura y formulación de los compuestos inorgánicos Química general moderna inorgánica

2010

Celsi, Santiago