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Temas principales
1. Formula empírica, molecular y composición porcentual
2. Clasificación y nomenclatura 3. Relaciones de masa en los
cambios químicos
1 Ing. Sol de María Jiménez González
1. Formula empírica:
– Es la secuencia de símbolos de elementos con un subíndice cada uno, que es un número entero.
– Los subíndices indican la proporción o relación mínima en que se encuentran los átomos de cada elemento.
Compuesto Fórmula empírica Proporción
Acetileno CH 1:1
Glucosa CH2O 1:2:1
2 Ing. Sol de María Jiménez González
2. Fórmula molecular
Compuesto Fórmula empírica Fórmula molecular
Acetileno CH C2H2
Glucosa CH2O C6H12O6
Los subíndices expresan el número real de átomos de cada uno de los elementos.
3 Ing. Sol de María Jiménez González
3. Forma estructural de rayas simple
Compuesto Fórmula empírica
Fórmula molecular
Formula estructural
de rayas
Acetileno CH C2H2 H-C≡C-H
Glucosa CH2O C6H12O6
Indica cuáles átomos se unen entre sí y la multiplicidad de los enlaces.
4 Ing. Sol de María Jiménez González
4. Fórmula estructural de Lewis
– Muestra la disposición de los átomos y la multiplicidad del enlace.
– Muestra todos los electrones de cada átomo.
– Difiere de la fórmula estructural simple de rayas por la inclusión de los electrones no enlazantes.
– En la estructura de Lewis, el símbolo de cada elemento representa el núcleo y los electrones internos; se denomina tronco.
La fórmula estructural simple representa solo los electrones enlazantes de cada
átomo, mientras que la de Lewis incluye todos los electrones de la capa externa
5 Ing. Sol de María Jiménez González
SALES Ión metálico + ión no metálico Ión metálico + ión poliatómico
NaCl CaCO3
Óxidos Iones metálicos + iones óxido, O2- CaO
Hidróxidos o Bases
Iones hidróxido (OH-) + metal Mg(OH)2
Ácidos (oxácidos)
Iones hidronio + iones poliatómicos que tienen oxígeno
HNO3
Hidruros Hidrógeno + metal del grupo 1A o Ca, Sr Ba del
grupo 2A LiH
Hidratos Compuestos iónicos que tienen asociadas
moléculas de agua CuSO4·5H2O
6 Ing. Sol de María Jiménez González
Casos Formación del nombre Especie Nombre
Anión monoatómico
Nombre del elemento + uro Excepciones: óxido y sulfuro
Br- Bromuro
Anión poliatómico Cada uno tiene su nombre
(Pág. 332) SO4
2- Sulfato
Catión monoatómico
Nombre del elemento + número de oxidación
Cu2+ Cobre (II)
Catión poliatómico Nombre propio NH4+ Amonio
Número de oxidación: repasar capítulo 4. Ver Pág. 323, cuadro 5.1
COMPUESTOS IÓNICOS
7 Ing. Sol de María Jiménez González
Casos Formación del nombre Especie Nombre
Sales Nombre del anión + “de” +
nombre del catión KBr
CuSO4 Bromuro de potasio Sulfato de cobre (II)
Hidratos Nombre de la sal + “hidrato”,
con prefijo que indica el número de moléculas de agua
CuCl2·2H2O Cloruro de cobre (II) dihidratado
Óxidos metálicos “Óxido de” + nombre de catión
+ número de oxidación Fe2O3 Óxido de hierro (III)
Hidróxidos “Hidróxido de” + nombre de
catión + número de oxidación NH4OH
Hidróxido de amonio
Oxiácidos “Ácido” + nombre del oxianión, con cambio del sufijo: ito por
oso y ato por ico
HBrO H2SO4
Ácido hipobromoso Ácido sulfúrico
Hidruros “Hidruro de” + nombre del
metal del grupo 1A KH
CaH2 Hidruro de potasio Hidruro de calcio
COMPUESTOS IÓNICOS
8 Ing. Sol de María Jiménez González
Casos Formación del nombre Especie Nombre
Dos no metales
(4A o 7A)
Nombre del no metal más electronegativo (con prefijo que
indica el número de átomos, si es diferente de uno, y con la
terminación uro) + nombre del no metal menos electronegativo (con
prefijo que indica el número de átomos, si es necesario)
PCl5
P2S3
Pentacloruro de fósforo
Trisulfuro de
difósforo
Óxidos no metálicos
“Óxido de” con prefijo que indica el número de átomos de oxígeno + nombre del otro elemento (con
prefijo que indica número de átomos)
P2O5 Pentóxido de
difósforo
COMPUESTOS COVALENTES
9 Ing. Sol de María Jiménez González
Casos Formación del nombre Especie Nombre
Hidruros
“Hidruro de” con prefijo que indica el número de hidrógenos + nombre del elemento del grupo 3A, 4A y 5A (o Be
o Mg). La mayoría tienen nombre comunes
BH3 Trihidruro de boro
Borano
Hidrógeno-no metal, de grupos
6A y 7A
Nombre del no metal con el sufijo “uro” + “de hidrógeno” (con prefijo que indica el número de átomos de hidrógeno, si es diferente de uno.
Excepción: sulfuro (azufruro)
HBr Bromuro de hidrógeno
Hidrácidos “Ácido” + “ac” (subíndice) + nombre del no metal + terminación “hídrico”
HBr(ac) Ácido bromhídrico
COMPUESTOS COVALENTES
10 Ing. Sol de María Jiménez González
Masa atómica
• El valor de la masa atómica en u, se encuentra en la tabla periódica.
• Puede expresarse en gramos utilizando la siguiente conversión:
1 u = 1,66054 x 10-24g
11 Ing. Sol de María Jiménez González
Átomo Cantidad Masa atómica Masa molecular, u
C 2 12 2 x 12 = 24
H 6 1 6 x 1 = 6
O 1 16 1 x 16 = 16
Masa molecular C2H5OH 46 u
Es la suma de las masas atómicas de todos los átomos que la componen
Calcule la masa molecular del etanol C2H5OH
12 Ing. Sol de María Jiménez González
Átomo Cantidad Masa atómica Masa molecular, u
Mg 3 24,305 72,9
P 2 30,974 61,9
O 8 16 128
Masa molecular Mg3(PO4)2 262,8 u
Calcule la masa molecular Mg3(PO4)2
Mg3(PO4)2 El subíndice afecta todos los átomos dentro del paréntesis
13 Ing. Sol de María Jiménez González
Átomo Cantidad Masa atómica Masa molecular, u
Cu 1 63,546 63,5
Cl 2 35,453 70,9
H 4 1 4
O 2 16 32
Masa molecular CuCl2·2H2O 170,4 u
Calcule la masa molecular CuCl2·2H2O
El número entero frente a la molécula del agua afecta la cantidad de átomos: Son
2 moléculas de agua
CuCl2·2H2O
14 Ing. Sol de María Jiménez González
1 mol es la cantidad de una sustancia que contiene tantas partículas como átomos hay exactamente en 12 g del isótopo carbono 12 (que son
6,022 x 1023 átomos)
Número o constante de Avogadro: 6,022 x 1023
Interpretación
1 mol Cl2
6,022x1023 moléculas de Cl2 2 x 6,022x1023 átomos de Cl
15 Ing. Sol de María Jiménez González
Los valores numéricos de masa atómica (u) de los elementos de la tabla periódica
corresponden a los valores numéricos de la masa molar (g/mol) de esos elementos.
Por ejemplo: La masa atómica del N es 14,01 u, entonces la masa molecular es 14,01 g/mol.
16 Ing. Sol de María Jiménez González
Se tiene una muestra de 200 gramos de Fe2(SO4)3.
Átomo Cantidad Masa atómica Masa molecular, g/mol
Fe 2 55,84 111,68
S 3 32,07 96,21
O 12 16 192
Masa molecular Mg3(PO4)2 399,9 g/mol
17 Ing. Sol de María Jiménez González
Se tiene una muestra de 200 gramos de Fe2(SO4)3.
18 Ing. Sol de María Jiménez González
Se tiene una muestra de 200 gramos de Fe2(SO4)3.
19 Ing. Sol de María Jiménez González
• En una reacción química, la materia no se crea ni se destruye.
• La suma de la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos.
4 10 2 3 4PO H O H PO
4 10 2 3 4PO H O H PO 4 6
20 Ing. Sol de María Jiménez González
Cálculo reactivo limitante y rendimientos
Considere la siguiente reacción: 2 Al (s) + 3 Cl2 (g) → 2 AlCl3 (s).
Se permite que reaccione una mezcla de 1,5 mol de Al y 3 moles de Cl2.
Calcule: • Reactivo limitante • Cuántos moles de AlCl3 se forman? • Suponga que efectua esta reacción a partir de 10 g de
aluminio. Calcule el rendimiento teórico del AlCl3
• Si se obtienen 28,74 g de cloruro de aluminio en la reacción, calcule el porcentaje de rendimiento el AlCl3
21 Ing. Sol de María Jiménez González
a) Cual es el reactivo limitante?
23Aln mol deCl 2
2
3
mol de Al
mol deCl2 mol de Al
reactivo limitante pues se necesitan 2 mol de
Al y solo hay 1,5 mol de Al.
21,5Cln mol de Al 23
2
mol deCl
mol de Al22,25 mol de Cl
b) ¿Cuántos moles de AlCl3 se forman?
1.5 mol de Al 32
2
mol de AlCl
mol de Al31,5 mol de AlCl
c) Suponga que efectúa esta reacción partiendo de 10 g de aluminio. Calcule el rendimiento teórico del cloruro de aluminio.
(10 g Al1
)mol Al
27 g Al
32 mol AlCl 2 mol Al
3
3
133,5
1
g AlCl
mol AlCl
349,44 g de AlCl
d) Si se obtienen 28.74 g de cloruro de aluminio en la reacción, calcule el porcentaje de rendimiento del cloruro de aluminio.
28,74dim% dim 100 %
dim
gren iento realren iento x
ren iento teórico
49,44 g100 58,1 %x
22 Ing. Sol de María Jiménez González
Temas principales
1. Estado termodinámico 2. Cambio en la energía interna 3. Calorimetría 4. Cambio de entalpía
23 Ing. Sol de María Jiménez González
Principios de la termodinámica
Si un objeto de encuentra en equilibrio térmico con otros dos, los otros dos objetos también
están en equilibrio térmico entre sí.
El cambio de energía interna de un sistema en un proceso es igual a la energía térmica transferida hacia el sistema más el trabajo realizado sobre el
sistema durante el proceso. 24 Ing. Sol de María Jiménez González
Estado de un sistema termodinámico
Sistema
Pared Puede permitir o
impedir el paso de materia o energía
•Volumen •Presión
•Temperatura •Composición química •Cantidad de sustancia
Parámetros para describir el estado de un sistema:
Se observa un cambio de estado en los parámetros Se observa
25 Ing. Sol de María Jiménez González
Equilibrio entre los sistemas termodinámicos
Equilibrio Un sistema se encuentra en
equilibrio si su estado no cambia con el tiempo
Térmico Estado de equilibrio mutuo que alcanzan do o más sistemas que
están en contacto térmico.
Los sistemas en equilibrio térmico están a igual temperatura A partir de la ley cero…
26 Ing. Sol de María Jiménez González
Energía En términos mecánicos la energía de un sistema puede ser cinética o
potencial
La energía que se transfiere
puede ser trabajo
(mecánica) o calor (térmica)
Según origen o fuente:
hidráulica, nuclear,
eólica, etc.
Según campo de estudio: eléctrica,
magnética, mecánica, química.
27 Ing. Sol de María Jiménez González
Proceso adiabático: trabajo mecánico Sistema aislado térmicamente Energía térmica transferida es cero
Proceso adiabático: Aquel que ocurre en un sistema que no se encuentra en contacto térmico con
los alrededores
Sistema
Pared adiabática
Impide el intercambio
térmico
Madera y corcho: malos conductores
térmicos
Trabajo mecánico: Es la energía necesaria para provocar un pequeño
desplazamiento de un cuerpo mediante una fuerza que se aplica en la misma dirección del desplazamiento; es igual al producto de la magnitud de esa fuerza por el
desplazamiento 28 Ing. Sol de María Jiménez González
∆E: cambio de energía interna ∆E: Efinal - Einicial
Si solo aplicamos trabajo entonces en un proceso adiabático
∆E: w ∆E positivo: alrededores realizan trabajo en el sistema
Si w
∆E negativo: el sistema realiza trabajo sobre los alrededores
∆E: -P x ∆V
29 Ing. Sol de María Jiménez González
Procesos no adiabáticos (diatérmico): calor
Tinicial Cuerpo
mas caliente
Energía térmica
En un proceso, la energía que entra o sale del sistema por medios mecánicos se llama
trabajo, w
En un proceso, la energía que entra o sale del sistema por
intercambio térmico se llama calor, q
Pared diatérmica: permite intercambio térmico
∆E: q ∆E: w
30 Ing. Sol de María Jiménez González
∆E: w + q ∆E: Energía transferida al sistema
El cambio de entalpía, ∆H, de un sistema, en un proceso que se lleva a cabo a presión constante, es igual al calor
absorbido por el sistema qp H = E + P x V
∆H = qp
Proceso exotérmico
Proceso endotérmico
∆H < 0
∆H > 0
Sistema pierde energía (entrega energía a los alrededores)
Sistema gana energía(recibe energía de los alrededores) 31 Ing. Sol de María Jiménez González
∆E: w + q
∆E: w ∆E: -P∆V+q
Si w es solo de expansión
Calorimetría
Intercambio de calor en función del calor específico:
( )f iQ m c T T ( )f iQ C T T
Intercambio de calor en función de la capacidad calorífica:
∆H: mezcla, fusión, evaporación, formación,
combustión y reacción
Ley se Hess
( ; ) ( ; tan )
o o
P f T productos R f T reac tesH Suma de n H Suma de n H
32 Ing. Sol de María Jiménez González
• Calcule la entalpía de formación del pentaborato-9 (B5H9) si la combustión completa de 2 moles libera 9 036,6 KJ.
Especie BsH9(ℓ) B2O3 (s) O (g) H2O(ℓ)
∆Hºf (KJ /
mol)
? -1 263.6 249.4 -285.8
Sº (J /
K·mol)
? -1 184.1 160.95 69.9
2 B5H9 (ℓ) + 12 O2 (g) → 5 B2O3 + 9 H2O(ℓ)
33 Ing. Sol de María Jiménez González
El o
fH del O2(g) es cero por definición.
El o
reacción = -9 036.6 KJ (negativo porque se libera energía)
( ; ) ( ; tan )
o o
P f T productos R f T reac tesH Suma de n H Suma de n H
-9 036,6 KJ = (5 mol) (-1263,6 KJ) + (9 mol) (-285,8 KJ) – (2 mol) o
fH B5H9 (ℓ) – (12 mol) (0)
-9 036,6 KJ = -6318 KJ – 2 572,2 KJ – (2 mol) o
fH B5H9 (ℓ)
146,4 KJ = (2 mol) o
fH B5H9(ℓ)
73,2 KJ/mol = o
fH B5H9 (ℓ)
Especie BsH9(ℓ) B2O3 (s) O (g) H2O(ℓ)
∆Hºf (KJ /
mol)
? -1 263.6 249.4 -285.8
Sº (J /
K·mol)
? -1 184.1 160.95 69.9
2 B5H9 (ℓ) + 12 O2 (g) → 5 B2O3 + 9 H2O(ℓ)
34 Ing. Sol de María Jiménez González
Estudiar Apéndice 6.1 Sobre la presión
35 Ing. Sol de María Jiménez González