Relaciones de mas aen las reacciones químicas

1. Relaciones de masa
en las reacciones químicas
Capítulo 3
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

2. El mundo microscópico: los átomos y las moléculas.
El mundo macroscópico: los gramos.
Masa atómica es la masa de un átomo en
unidades de masa atómica (uma).
Por definición:
1 átomo 12C “pesa” 12 uma
En esta escala
1
H = 1.008 uma
16
O = 16.00 uma
3.1

3. 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
3.1

4. Número atómico
Masa atómica
Masa atómica promedio (6.941)
Metales
Metaloides
No metales

5. El mol es la cantidad de una sustancia que
contiene tantas unidades elementales como
átomos hay exactamente en 12.00 gramos de 12C
1 mol = NA = 6.0221367 x 1023
Número de Avogadro (NA)
3.2

6. huevos
zapatos
Masa molar es la masa de 1 mol de canicas en gramos
átomos
1 mol 12C átomos = 6.022 x 1023 átomos = 12.00 g
1 12C átomo = 12.00 uma
1 mol 12C átomos = 12.00 g 12C
1 mol átomos de litio= 6.941 g de Li
Para cualquier elemento
masa atómica (uma) = masa molar (gramos)
3.2

7. 1 12C átomo 12.00 g 1.66 x 10-24 g
x =
12.00 uma 6.022 x 10 23 12
C átomos 1 uma
1 uma = 1.66 x 10-24 g or 1 g = 6.022 x 1023 uma
Masa del Número de moles Número de átomos
elemento (m) del elemento (n) del elemento (N)
M = masa molar en g/mol
NA = Número de Avogadro
3.2

8. ¿Sabe qué es la masa molar?
¿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 =
39.10 g K 1 mol K
8.49 x 1021 átomos K
3.2

9. Masa molecular (o peso molecular) es la suma de
las masas atómicas (en uma) en una molécula.
1S 32.07 uma
2O + 2 x 16.00 uma
SO2 SO2 64.07 uma
Para cualquier elemento
masa molecular (uma) = masa molar (gramos)
1 molécula SO2 = 64.07 uma
1 mol SO2 = 64.07 g SO2
3.3

10. ¿Sabe qué es la masa molecular?
¿Cuántos átomos H están en 72.5 g de C3H8O?
1 mol C3H8O = (3 x 12) + (8 x 1) + 16 = 60 g C3H8O
1 mol C3H8O moléculas = 8 mol H átomos
1 mol H = 6.022 x 1023 átomos H
1 mol C3H8O 8 mol H átomos 6.022 x 1023 H átomos
72.5 g C3H8O x x x =
60 g C3H8O 1 mol C3H8O 1 mol H átomos
5.82 x 1024 átomos H
3.3

11. Espectrómetro de masas
Peso
Luz
Pantalla detectora
Placas aceleradoras
Haz de
electrones
uestra
aseosa
Luz
Haz de iones Imán
Filamento
Peso
KE = 1/2 x m x v2
v = (2 x KE/m)1/2
F=qxvxB
3.4

12. Composición porcentual de un elemento en un
compuesto =
n x masa molar del elemento
x 100%
masa molar del compuesto
n es el número de moles del elemento en 1 mol
del compuesto
2 x (12.01 g)
%C = x 100% = 52.14%
46.07 g
6 x (1.008 g)
%H = x 100% = 13.13%
46.07 g
1 x (16.00 g)
%O = x 100% = 34.73%
46.07 g
C2H6O 52.14% + 13.13% + 34.73% = 100.0%
3.5

13. Etanol O2 no
consumido
Calor
Combustión de 11.5 g de etanol Absorbente Absorbente
Produce 22.0 g de CO2 y 13.5 g de H2O de H2O de CO2
g CO2 mol CO2 mol C gC 6.0 g C = 0.5 mol C
g H2 O mol H2O mol H gH 1.5 g H = 1.5 mol H
g de O = g de muestra – (g de C + g de H) 4.0 g O = 0.25 mol O
Fórmula empírica C0.5H1.5O0.25
Divida por el subíndice más pequeño (0.25)
Fórmula empírica C2H6O 3.6

14. Una reacción química es un proceso en el cual una o más
sustancias se cambian en una o más nuevas sustancias.
Una ecuación química usa los símbolos químicos para
mostrar lo que sucede durante una reacción química
Tres maneras de representar la reacción de H2 con O2 para
formar H2O
Dos moléculas de hidrógeno Una molécula de oxígeno Dos moléculas de agua
reactivos productos
3.7

15. Cómo “leer” las ecuaciones químicas
2 Mg + O2 2 MgO
2 átomos Mg + 1 molécula O2 produce 2 unidades de la
fórmula MgO
2 moles Mg + 1 mole O2 produce 2 moles de MgO
48.6 gramos Mg + 32.0 gramos O2 produce 80.6 g de
NO ES MgO
2 gramos de Mg + 1 gramo de O2 produce
2 g de MgO
3.7

16. Balance de ecuaciones químicas
1. Escriba la fórmula(s) correcta para los reactivos
en el lado izquierdo y la fórmula(s) correcta para
el producto(s) en el lado derecho de la ecuación.
El etano reacciona con el oxígeno para formar dióxido de carbono
y agua
C2H6 + O2 CO2 + H2O
2. Cambie los números delante de las fórmulas (los
coeficientes) para hacer el número de átomos
de cada elemento el mismo en ambos lados de la
ecuación. No cambie los subíndices.
2C2H6 NO C4H12
3.7

17. Balance de ecuaciones químicas
3. Empiece balanceando esos elementos que
aparecen sólo en un reactivo y un producto.
C2H6 + O2 CO2 + H2O empiece con C o H pero no O
2 carbonos 1 carbono multiplicar CO2 por 2
en la izquierda en la derecha
C2H6 + O2 2CO2 + H2O
6 hidrógenos 2 hidrógenos
multiplicar H2O por 3
en la izquierda en la derecha
C2H6 + O2 2CO2 + 3H2O
3.7

18. Balance de ecuaciones químicas
4. Balancee esos elementos que aparecen en dos o
más reactivos o productos.
C2H6 + O2 2CO2 + 3H2O multiplicar O2 por 7
2
2 oxígenos 4 oxígenos 3 oxígenos = 7 oxígenos
+
en la izquierda (2x2) (3x1) en la derecha
C2H6 + 7 O2 quite la fracción
2CO2 + 3H2O
2 multiplique ambos lados
por 2
2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O
3.7

19. Balance de ecuaciones químicas
5. Verifique para asegurarse de que tiene el mismo
número de cada tipo de átomo en ambos lados
de la ecuación.
2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O
4 C (2 x 2) 4C
12 H (2 x 6) 12 H (6 x 2)
14 O (7 x 2) 14 O (4 x 2 + 6)
Reactivos Productos
4C 4C
12 H 12 H
14 O 14 O
3.7

20. Cambios de masa en las reacciones químicas
Moles de Moles de
reactivo producto
Masa de Moles de Moles de
reactivo reactivo producto
Masa de Moles de Moles de Masa de
reactivo reactivo producto producto
1. Escriba la ecuación química balanceada.
2. Convierta cantidades de sustancias conocidas en moles.
3. Use los coeficientes en la ecuación balanceada para calcular
el número de moles de la cantidad buscada.
4. Convierta los moles de la cantidad buscada en las unidades
deseadas.
3.8

21. El metanol se quema en el aire de acuerdo con la
ecuación
2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2O
Si 209 g de metanol se agotan en la combustión,
¿qué masa de agua se produce?
gramos CH3OH moles CH3OH moles H2O gramos H2O
masa molar coeficientes masa molar
CH3OH de la ecuación química H2O
1 mol CH3OH 4 mol H2O 18.0 g H2O
209 g CH3OH x x x =
32.0 g CH3OH 2 mol CH3OH 1 mol H2O
235 g H2O
3.8

22. Reactivos limitantes
Antes del inicio de la reacción Después de completada la reacción
Reactivo limitante
6 verdes agotados
Reactivo en exceso 6 rojas sobre la izquierda
3.9

23. ¿Sabe qué son los reactivos limitantes?
En un proceso, 124 g de Al reaccionan con 601 g de Fe2O3
2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe
Calcular la masa de Al2O3 formada.
g Al mol Al mol Fe2O3 g Fe2O3
necesitado necesitado
O
g Fe2O3 mol Fe2O3 mol Al g Al
necesitado necesitado
1 mol Al 1 mol Fe2O3 160. g Fe2O3
124 g Al x x x = 367 g Fe2O3
27.0 g Al 2 mol Al 1 mol Fe2O3
Empiece con necesita 367 g Fe2O3
124 g Al
Tiene más Fe2O3 (601 g) así el Al es reactivo limitante
3.9

24. Use el reactivo limitante (Al) para calcular la cantidad de
producto que se puede formar.
g Al mol Al mol Al2O3 g Al2O3
2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe
1 mol Al 1 mol Al2O3 102. g Al2O3
124 g Al x x x = 234 g Al2O3
27.0 g Al 2 mol Al 1 mol Al2O3
3.9

25. El rendimiento teórico es la cantidad de producto
que resultaría si todo el reactivo limitante reaccionara.
El rendimiento real es la cantidad de producto
realmente obtenida de una reacción.
Rendimiento real
% Rendimiento = Rendimiento teórico x 100
3.10