Química secundaria

1. Profesor : Dante Castillo C.
Curso : Química Grado: 4° Sec.
“BELLA UNIÓN”
INSTITUCIÓN EDUCATIVA PRIVADA
CÁLCULOS EN QUÍMICA
III I

2. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
I. OBJETIVOS
Los estudiantes, al término de la sesión de clases serán capaces de:
1. Interpretar la fórmula química a nivel cualitativo y cuantitativo.
2. Determinar la composición porcentual de un compuesto.
3. Determinar la fórmula molecular a través de la fórmula empírica
y la composición porcentual de un compuesto.
4° DE SECUNDARIA

3. II. BREVE REPASO
4° DE SECUNDARIA

4. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
CÁLCULOS EN QUÍMICA
Relaciona la masa y cantidad de sustancia que corresponden a elementos o compuestos ( átomos, moléculas, iones, etc).
Unidad de masa atómica (uma)
se define
PESO ATÓMICO (PA) PESO FÓRMULA (PF)
para expresar el
La masa promedio de los isótopos
naturales de un elemento.
es
se
Da generalmente como dato.
ejemplo
Elemento C H O N Mg S Ca
PA (uma) 12 1 16 14 24 32 40
es
La masa promedio de una unidad
fórmula de una sustancia.
Molécula
PF = PM
se determina
PF = σ 𝐏𝐀
si es
ejemplo
PF (CO2) = PM (CO2) = 1(12) + 2(16) = 44 uma
PF (SO3) = PM (SO3) = 1(32) + 3(16) = 80 uma
masa de
moléculas
O
O
O
S O C O
masa de
átomos
O
C
S
4° DE SECUNDARIA

5. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
Mol
es
Unidad que expresa la cantidad de sustancia presente
en una muestra química.
1 mol = 6,022x 1023 unidades estructurales = 1 NA
donde NA = número
de Avogradro
se relaciona con
ejemplo
para átomos para moléculas
𝐌
ഥ= (PA) 𝐠Τ𝐦𝐨𝐥 𝐌
ഥ= (PF) 𝐠Τ𝐦𝐨𝐥
ejemplo
1 mol de moléculas
de agua H2O
1 mol de átomos
de carbono (C)
𝑚
Número de moles (𝓷) = =
M
N° unidades estructurales
NA
4° DE SECUNDARIA

6. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
EXAMEN UNMSM 2017 – I
Para llevar a cabo una reacción química en el
laboratorio, se debe determinar las masas de las
sustancias. El mol es una de las siete unidades
del sistema internacional (SI) que nos permite
determinar la cantidad de sustancia. Calcule la
masa, en gramos, de 2 moles de Cu metálico, si
su masa atómica es 63,5 uma.
A) 1,27x10−1
D) 3,18x10−1
B) 3,18x10−2 C) 1,27x10−2
E) 1,27x102
• Calcular mCu:
Para un elemento químico se cumple:
𝑀 =PA (gΤmol)
mCu
Empleando siguiente la relación:
2 mol =
63,5gΤmol
mCu = 127 g mCu = 1,27x102 g
4° DE SECUNDARIA
Resolución:
2 moles de Cu
PA(Cu) = 63,5 uma
n =
𝑚
𝑀

7. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
EXAMEN UNMSM 2019 – II
Cerca del 70% en masa de nuestro cuerpo es agua.
Las moles y moléculas de agua, respectivamente,
contenidas en el cuerpo de una persona que pesa
70 kg, es
Elemento H O
PA (uma) 1 16
A) 3,88x10−3 y 2,34x1021
B) 2,72x10−3 y 1,64x1021
C) 2,72x100 y 1,64x1027
D) 2,72x103 y 1,64x1027
Resolución:
m persona = 70 kg
M
ഥ
H2O= 2(1) +1(16) = 18𝑔Τ𝑚𝑜𝑙
PARTE 2
Usamos la equivalencia
H2O H2O
• Calcular la m y M :
𝑚H2O 100
70
= (70kg) = 49 kg = 49000 g
PARTE 1
𝑛H2O = m
M
ഥ
49000 g
𝑛H2O= 18 gΤmol
3
𝑛H2O = 2,72x10 mol
1 mol = 6,02x1023
N° moléculas= 2,72x103molx
6,02X1023
1mol
= 1,64𝑥1027 moléculas
4° DE SECUNDARIA

8. III. INTERPRETACIÓN DE FÓRMULA
4° DE SECUNDARIA

9. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
¿Qué nos permite conocer la interpretación de una fórmula química?
Nos permite determinar en un compuesto químico la relación entre la cantidad de moléculas y la
cantidad de átomos o cantidad de mol de átomos con la masa de sus elementos constituyentes.
* 20 átomos de H * 10 átomos de O
Por ejemplo, para el agua (H2O):
 1molécula de H2O
contiene
∗ 2 átomos de H ∗ 1 átomo de O
 1 𝐝𝐞𝐜𝐞𝐧𝐚 de moléculas de H2O
contiene
*1 𝐝𝐞𝐜𝐞𝐧𝐚 de
átomos de O
*2 𝐝𝐞𝐜𝐞𝐧𝐚𝐬 de
átomos de H
 1 𝐦𝐢𝐥𝐥𝐚𝐫 de moléculas de H2O
contiene
* 2000 átomos de H * 1000 átomos de O
*1 𝐦𝐢𝐥𝐥𝐚𝐫 de
átomos de O
*2 𝐦𝐢𝐥𝐥𝐚𝐫𝐞𝐬 de
átomos de H
*1 𝐦𝐨𝐥 de
átomos de O
*2 𝐦𝐨𝐥 de
átomos de H
 1 𝐦𝐨𝐥 de moléculas de H2O
contiene
Por inducción
4° DE SECUNDARIA

10. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
Más ejemplos:
2
∗ 1𝐦𝐨𝐥 de átomos de C
∗ 2 𝐦𝐨𝐥 de átomos de O
∗ 1 𝐦𝐨𝐥 de contiene
moléculas CO
* 8 𝐦𝐨𝐥 de
moléculas CO2
contiene
∗ 𝟖 𝐦𝐨𝐥 de átomos de C
∗ 𝟏𝟔 𝐦𝐨𝐥 de átomos de O
Si analizamos para 8 mol de moléculas de CO2, lo
planteado anteriormente se multiplicará por 8.
C = 12 g/mol
masa
12g
𝑚𝑐 = 8 mol x
mol
= 96 g
O = 16 g/mol
masa
16g
𝑚𝑂 = 16 mol x
mol
= 256 g
Ejemplo: En 12 moles de sosa de lavar
(Na2 CO3 .10H2 O). Determine el número
de iones 𝑁𝑎1+ y la masa de total de agua.
∗ 1 𝐦𝐨𝐥 de
unidad fórmula de
Na2CO3.10H2O
contiene * 2 mol de iones Na1+
* 10 mol de moléculas H2O
Ahora lo analizamos para 12 mol de sosa de lavar, es decir,
lo multiplicamos por 12.
∗ 𝟏𝟐 𝐦𝐨𝐥 de
unidad fórmula de contiene
Na2CO3.10H2O
* 24 mol de iones Na1+
* 120 mol de moléculas H2O
2
( H O) = 18 g/mol
masa
18g
𝑚𝐻2𝑂 = 120mol x
mol
= 2160 g
1 mol = 6𝑥1023 unidades
cantidad
6X1023
mol
24 mol x iones Na1+
1,44𝑥1025 iones Na1+
4° DE SECUNDARIA
𝑀
𝑀
𝑀

11. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
Ejercicio:
La empresa minera Antamina, ubicada en Áncash, si procesa teóricamente 315 Tm de bornita pura
(Cu5FeS4) ¿Qué cantidad de cobre (en tonelada métrica: Tm) se podrá extraer como máximo?
PA(uma): S = 32, Cu = 64, Fe = 56.
Resolución:
𝐂𝐞𝐧𝐭𝐫𝐚𝐥 𝐦𝐞𝐭𝐚𝐥ú𝐫𝐠𝐢𝐜𝐚
"m" de Cu
Bornita (Cu5FeS4)
315 Tm
Cálculo previo:
Hallamos el PF(Cu5FeS2)
𝐶
𝑢
𝑚𝐹𝑒 →
𝑚𝑆 →
• 𝑚 → 5x64 = 320 uma
• 1x56 = 56 uma +
• 4x32 = 128 uma
• PF(Cu5FeS4) = 504 uma
1 mol unidad fórmula Cu5FeS4 5 mol de átomos Cu
504 g
315 Tm
320 g
mCu = ?
contiene
Interpretando la fórmula química de Cu5FeS4
(Cu5FeS4)= 504 g/mol (Cu) = 64 g/mol
∴ mCu= 200 Tm
4° DE SECUNDARIA
𝑀 𝑀

12. IV. COMPOSICIÓN CENTESIMAL
4° DE SECUNDARIA

13. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
Es el porcentaje en masa de cada elemento que forma un determinado compuesto, y se
determina a partir de la fórmula química de un compuesto, según:
La composición centesimal se define así:
%masa E
masa del compuesto
= masa del elemento(E)
x100
Ejemplo 1: para el C𝐇𝟒
Usamos el peso fórmula (PF)
• PF(CH4) = 1(12) + 4(1)
= 16 uma
• Por lo tanto:
C 16
%m = 12
x 100 = 75%
H
%m =
4
16
x 100 = 25%
NOTA: Se asume como masa total del compuesto
a su peso fórmula (PF) o a su masa molar (M
ഥ
).
Elemento PA(uma)
H 1
C 12
O 16
Fe 56
Ejemplo 2: para el 𝐅𝐞𝟐𝐎𝟑
Usamos la masa molar (M
ഥ
)
• M
ഥ
(Fe2O3) = 2(56) + 3(16)
= 160 g/mol
• Por lo tanto:
Fe 160
%m = 112
x 100 = 70%
O
%m =
48
160
x 100 = 30%
¡IMPORTANTE!
En un compuesto
químico la suma de
%masa de sus
elementos es 100%
4° DE SECUNDARIA

14. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
¡REFLEXIONEMOS! Empleando los datos:
Ejemplo: analizamos 1 molécula de S𝐎𝟑
• PF(SO3) = 1(32) + 3(16) = 80 uma
Elemento O S
PA(uma) 16 32
S 80
%m = 32
x 100 = 40%
O 80
%m = 48
x 100 = 60%
Ejemplo: analizamos 5 moléculas de S𝐎𝟑
• mtotal
compuesto 3
= 5[PF(SO )]
= 5(80) uma
5(32)
%mS =
5(80)
x 100 = 40%
O 5(80)
%m = 5(48)
x 100 = 60%
𝐂𝐎𝐍𝐂𝐋𝐔𝐒𝐈Ó𝐍: La composición centesimal no cambia
o no depende de la cantidad de sustancia analizada.
4° DE SECUNDARIA

15. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
Ejercicio: Determine la masa molar (g/mol) de un
compuesto monoclorado, si se sabe que la
composición centesimal del cloro es 25%.
Masas atómicas (uma): P=31; O=16; Cl=35,5
Resolución:
Analizamos el peso fórmula (PF)
1 molécula de compuesto
Cl
% masa Cl = 25%
%masa Cl
masa cloro
= x100
masa del compuesto
Planteamos el % masa:
25 =
35,5
PF(compuesto)
x100
1 solo
átomo Cl
ഥ
PFcompuesto= 142 uma
Mcompuesto= 142 gΤmol
Como: M =PF (gΤmol)
4° DE SECUNDARIA

16. V. FÓRMULA EMPÍRICA Y
FÓRMULA MOLECULAR
4° DE SECUNDARIA

17. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
La diferencia entre la fórmula empírica y fórmula molecular es:
FÓRMULA EMPÍRICA (FE)
• Es la fórmula más simple, llamada
también fórmula mínima o corta.
• Indica la mínima relación entera
entre los átomos de los elementos
que hay en una unidad formula (sea
iónico o covalente).
• Se determina a partir de los datos
experimentales.
FÓRMULA MOLECULAR (FM)
• Es la fórmula real de un compuesto
químico.
• Indica la relación entera real entre los
átomos de los elementos que forman
a solo los compuestos covalentes.
• Es un múltiplo entero de la fórmula
empírica.
¿Por qué se dice
que la FM es
múltiplo de la FE?
COMPUESTO FM FE k
Acetileno C2H2 CH 2
Benceno C6H6 CH 6
Glucosa C6H12O6 CH2O 6
Agua H2O H2O 1
Cte. de proporcionalidad
Luego, la relación entre la FE y FM:
FM = k. FE
Donde: k = 1,2,3, …
4° DE SECUNDARIA

18. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
¡Ojo!  ¿Cómo se determina el valor de k?
Nos apoyamos del ejemplo del benceno.
Compuesto FM FE k
Benceno C6H6 CH 6
Atomicidad FM
⇒ 12
= 6
Atomicidad FE 2
Peso formula FM
⇒ 78
= 6
Peso formula FE 13
En general:
Atomicidad FM PF (FM)
K = =
Atomicidad FE PF (FE)
Nota:
Se puede calcular
con PF o M
ഥ
 Compuestos químicos diferentes pueden presentar
igual FE. Ejem: el benceno (C6H6) y acetileno (C2H2).
 Los compuestos iónicos, como el cloruro de sodio,
NaCl, óxido de calcio, CaO, etc., no poseen fórmula
molecular, solo fórmula empírica.
Reglas para hallar la FE a partir de la composición
centesimal.
Ejemplo: Un óxido contiene 53% en masa de oxígeno y 47%
en masa de cloro. Halle la fórmula empírica del compuesto.
PA (uma): O = 16; Cl = 35,5
Resolución:
ClXOy
%masa= 47%
1. Tomar como muestra 100 g de compuesto (del ClXOy).
2. Con el % en masa hallamos la masa de cada elemento.
%masa= 53%
Cl
%m =
47
100
53
x 100 g = 47 g
O
%m =
100
x 100 g = 53 g
3. Hallar los subíndices (x,y) que representan el número de
moles de átomos.
4° DE SECUNDARIA

19. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
4. Si el número de moles (x, y) resultan decimales, los
dividimos entre el menor de ellos. En este caso es 1,32
1,32
𝑛Cl = x =
𝟏, 𝟑𝟐
= 1
3,31
𝑛O = y =
𝟏, 𝟑𝟐
= 2,5
Nota: Si persiste el decimal y no se puede redondear,
se procede al siguiente paso.
5. Multiplicamos por un mínimo entero (2; 3; 4, etc) a los
números.
𝑛Cl = x = 1x 2 = 𝟐
𝑛O = y = 2,5x 2 = 𝟓
Cl2O5
Fórmula
empírica
4° DE SECUNDARIA

20. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
Ejemplo:
Un hidrocarburo (CX Hy ) que contiene 92,31% en masa
de carbono, 7,69% en masa de hidrógeno y una masa
molar de 78g/mol. Determine su FE y FM.
PA (uma): C = 12, H = 1.
Resolución:
 La formula empírica del hidrocarburo es :
FE=CXHY
%mC=92,31% %mH=7,69%
 Consideramos la masa del compuesto =100 g
mC=92,31 g mH=7,69 g
 Hallamos número de moles de cada elemento:
→ FM = k CH = CK Hk
CKHk = 78 g/mol → 12k + k = 78 → k = 6
∴ FE = CH y FM = C6H6
Luego: FM = k. FE
4° DE SECUNDARIA
𝑀

21. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
4° DE SECUNDARIA
Un hidrocarburo de masa molar igual a 30 g/mol
contiene 80% de carbono y 20% de hidrógeno.
Indica la fórmula molecular.
Ejemplo:
Resolución:

22. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
C U R S O D E Q U í M I C A
Richard Feynman (1918- 1988)
Físico teórico que dio importantes
contribuciones a la electrodinámica cuántica,
recibiendo el Premio Nobel de Física en 1965.
Richard Feynman
“El gran arquitecto parece ser un matemático; a aquellos
que no saben matemáticas les parece realmente difícil
sentir la profunda belleza de la naturaleza”.
4° DE SECUNDARIA