Principios de química y estructura ena1 - ejercicio 09 fórmula empírica de un hidrocarburo conociendo su composición porcentual

Ejercicios
numéricos
de autoevaluación
Bloque 1
Problemas y
ejercicios de
Principios de
Química
y Estructura
Atómica y
Molecular
Fórmula empírica de un hidrocarburo
conociendo su composición porcentual

Obtener la fórmula empírica de un hidrocarburo cuyo análisis da la siguiente
composición porcentual: C: 85,63%, H: 14,37% (Datos: Ar(C) = 12,011; Ar(H) =
1,008)
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Consejo
Trate de resolver este ejercicio (y todos) por sí
mismo/a antes de ver las soluciones. Si no lo intenta,
no lo asimilará bien.
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1,008)

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La fórmula empírica de un compuesto es una expresión que nos indica
a) los elementos químicos que lo forman y
b) la proporción en que se encuentran en el compuesto
1,008)

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En general, la fórmula empírica de un hidrocarburo es
CxHy
lo cual significa dos cosas simultáneamente:
• que en cada molécula de CxHy existen x átomos de C por cada
y átomos de H
• que en cada mol de CxHy existen x moles de átomos de C por cada
y moles de átomos de H
1,008)

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Por ejemplo, la fórmula empírica del hidrocarburo butano es
C2H5
y eso significa:
• que en cada molécula de C2H5 existen 2 átomos de C por
cada 5 átomos de H
• que en cada mol de C2H5 existen 2 moles de átomos de C
por cada 5 moles de átomos de H
1,008)

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Por lo tanto, la fórmula empírica de un compuesto se
determina
• averiguando el número de átomos que hay de cada
elemento en una molécula del compuesto
• o bien averiguando el número de moles de átomos de cada
elemento en una masa cualquiera del compuesto
1,008)

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Antes de seguir conviene indicar que no es lo mismo la fórmula
empírica de un compuesto que su formula molecular (aunque en
muchos casos coinciden).
La fórmula empírica nos da la proporción de los átomos en una
molécula; la fórmula molecular nos dice el número real de átomos
de los distintos elmentos que forman la molécula.
Por ejemplo, en el caso del butano:
• su fórmula empírica es C2H5; eso significa que en esa molécula
hay 2 átomos de C por cada 5 de H; es decir, la proporción C:H en
el butano es 2:5
• su fórmula molecular es C4H10; lo que indica que cada molécula
de butano está formada exactamente por 4 átomos de C y 10
átomos de H.
1,008)

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En general, la fórmula empírica se puede obtener de la molecular
dividiendo los coeficientes de esta última por un número, de manera
que obtengamos los coeficientes enteros más sencillos posibles.
Por ejemplo, en el caso del butano, si dividimos por 2 los coeficientes
“4” y “10” de su fórmula molecular llegaremos a los coeficientes de la
empírica, que son “2” y “5”.
Por eso, la fórmula molecular es siempre un múltiplo de la empírica
(en algunos casos coinciden)
1,008)

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Resolveremos ahora el ejercicio. Como el dato que nos dan es la
composición en tanto por cien, vamos a suponer que tenemos cien
gramos del hidrocarburo. De esos 100 g:
• 85,63 g son de C
• 14,37 g son de H
1,008)

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Resolveremos ahora el ejercicio. Como el dato que nos dan es la
composición en tanto por cien, vamos a suponer que tenemos cien
gramos del hidrocarburo. De esos 100 g:
• 85,63 g son de C
• 14,37 g son de H
1,008)
Como hemos dicho antes, la fórmula empírica la podemos saber
averiguando el número de moles de átomos de cada elemento en
una masa cualquiera del compuesto.
En este caso averiguaremos el número de moles de átomos de C y de
H en 100 g del hidrocarburo.

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1,008)
C
Para saber cuántos moles de C son 85,63 g(C), emplearemos el
método del factor unitario, basado en transformar las unidades de
partida [g(C)] en las unidades deseadas [mol(C)] multiplicando por una
fracción o factor unitario.

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1,008)
85,63 g(C) = 7,13 mol (C)
C
x
Para saber cuántos moles de C son 85,63 g(C), emplearemos el
método del factor unitario, basado en transformar las unidades de
partida [g(C)] en las unidades deseadas [mol(C)] multiplicando por una
fracción o factor unitario.

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1,008)
85,63 g(C) = 7,13 mol (C)
C
x
El factor unitario adecuado se elige según el problema. En cualquier
caso, la fracción elegida tiene que cumplir el requisito de que
numerador y denominador sean equivalentes. Para conseguir en
este problema la deseada transformación de unidades, construiremos
el factor unitario basándonos en la igualdad:
1 mol(C) = 12,011 g(C)

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1,008)
= 7,13 mol (C)
C
x
El factor unitario adecuado se elige según el problema. En cualquier
caso, la fracción elegida tiene que cumplir el requisito de que
numerador y denominador sean equivalentes. Para conseguir en
este problema la deseada transformación de unidades, construiremos
el factor unitario basándonos en la igualdad:
1 mol(C) = 12,011 g(C)
85,63 g(C) =
1 mol (C)
×
12,011 g(C)

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1,008)
= 7,13 mol (C)
C
x85,63 g(C) =
1 mol (C)
×
12,011 g(C)

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1,008)
=
C
85,63 g(C) =
1 mol (C)
×
12,011 g(C)
7,13 mol (C)

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1,008)
85,63 g(C) = 7,13 mol (C)
1 mol (C)
C H
×
12,011 g(C)
14,37 g(H) = 14,25 mol (H)
1 mol (H)
×
1,008 g(H)
Hacemos lo mismo con el H

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1,008)
85,63 g(C) = 7,13 mol (C)
1 mol (C)
C H
×
12,011 g(C)
14,37 g(H) = 14,25 mol (H)
1 mol (H)
×
1,008 g(H)
Los moles de C y H calculados
son los subíndices (x, y) de la
fórmula empírica del
hidrocarburo CxHy

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1,008)
85,63 g(C) = 7,13 mol (C)
1 mol (C)
C H
×
12,011 g(C)
C7,13H14,25
14,37 g(H) = 14,25 mol (H)
1 mol (H)
×
1,008 g(H)

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1,008)
85,63 g(C) = 7,13 mol (C)
1 mol (C)
C H
×
12,011 g(C)
C7,13H14,25
14,37 g(H) = 14,25 mol (H)
1 mol (H)
×
1,008 g(H)
Aunque esta se puede considerar ya una formula empírica del
hidrocarburo, por convenio siempre se trata de escribirla con los números
enteros más sencillos posibles. Eso se pede conseguir mediante las
transformaciones matemáticas adecuadas. En el caso más sencillo, como
este, bastará con dividir ambos coeficientes por el más pequeño (7,13)

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1,008)
85,63 g(C) = 7,13 mol (C)
1 mol (C)
C H
×
12,011 g(C)
C7,13H14,25
14,37 g(H) = 14,25 mol (H)
1 mol (H)
×
1,008 g(H)
C1H2
Al dividir 14,25 entre
7,13 se obtiene un
número lo
suficientemente
próximo a 2 como
para redondearlo a 2

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1,008)
85,63 g(C) = 7,13 mol (C)
1 mol (C)
C H
×
12,011 g(C)
C7,13H14,25
14,37 g(H) = 14,25 mol (H)
1 mol (H)
×
1,008 g(H)
C1H2
CH2
Así escribimos la
fórmula empírica
pedida

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