República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Liceo Bolivariano “San Carlos” San Carlos – Estado Cojedes QUÍMiCA Alumnas: Villalonga Lusmary #02 Natera Dariannys #17 Yepez Emily #21 Rivero Karlys #22 Medina Meiber #28 Fórmula empírica e hidratos 10.1 Objetivos • Determinar la formula empírica de un compuesto binario y hallar la composición porcentual del mismo. Comparar los resultados obtenidos con los datos teóricos. • Determinar gravimétricamente la fórmula de un hidrato. 10.2 Marco teórico 10.2.1 Fórmulas químicas Los símbolos que se utilizan para identificar a los elementos químicos, sirven también para escribir fórmulas que describen a los compuestos. La fórmula química del cloroformo es CHCl3, lo que indica que sus moléculas se compone de 1 átomo de C, 1 átomo de H y 3 átomos de Cl. La hidrazina tiene como fórmula molecular N2H4, pero se puede escribir una fórmula que exprese la proporción de números enteros más sencilla, NH2. Este tipo de fórmula se denómina empírica o mínima. Para algunos compuestos la fórmula molecular y la formula empírica son idénticas: CCl4, H2SO4, C12H22O11. En otros compuestos, ambas fórmulas son diferentes: B3N3H6, C6H6, C4H10, cuyas fórmulas empíricas son BNH3, CH y C2H5, respectivamente. Ejemplo 10.1 La fórmula empírica se puede determinar a partir del análisis experimental. Si 6.00 g de hierro en polvo se calcinan en un crisol y se obtienen 8.57 g de óxido de hierro. ¿Cuál es su fórmula empírica? mFe = 6.00 g m0 = 8.57 g – 6.00 g = 2.57 g Se calcula el número de moles de cada elemento: nFe = 6.00/55.85 = 0.107 mol (menor valor) = 1.00 --> 2 n0 = 2.57/16.00 = 0.160 mol mol = 1. 50 --> 3 0.107 mol / 0.107 mol 0.160 mol / 0.107 Luego la fórmula empírica del óxido es Fe2O3. 10.2.2 Hidratos Muchas sales se encuentran en la naturaleza formando hidratos, lo que significa que un cierto número de moléculas de agua están enlazadas a los iones en la estructura cristalina de la sal. El número de moles de agua por mol del hidrato es usualmente una constante de acuerdo con la ley de la composición definida. Por ejemplo, el cloruro férrico comercial se puede obtener como FeCl3.6H2O y el sulfato de sodio como Na2SO4.10H2O. Cuando los hidratos se calientan, se eliminan las aguas de cristalización y se obtiene la sal anhidra (sin agua): CoSO4.7H2O ---> CoSO4 + 7 H2O Ejemplo 10.2 Cuando se calientan 0.886 g de fluoruro de torio hidratado, ThF4.xH2O, se obtienen 0.718 g del compuesto anhidro. ¿Cuál es el valor de x? m ThF4 = 0.718 g m H2O = 0.886 g - 0.718 g = 0.168 g n ThF4 = 0.718 / 308.0 = 0.00233 mol n H2O = 0.168 / 18.00 = 0.00933 mol x= 4 Fórmula del hidrato: ThF4.4H2O 10.3 Materiales y equipo • Cu en polvo • Hidratos: CuSO4.xH2O, MgSO4. xH2O (sal de Epsom), CaSO4. xH2O (yeso) • Mechero • Triángulo de porcelana • Soporte universal • Cápsula de porcelana • Vidrio de reloj • Agitador de vidrio • Balanza • Mortero 10.4 Procedimiento 10.4.1 Fórmula empírica de un compuesto binario Lavar la cápsula de porcelana y secarla al mechero para eliminar la humedad. Dejar enfriar hasta la temperatura ambiente y pesar. Adicionar un peso exacto (5.00 g) de Cu en polvo. Colocar la cápsula sobre un triángulo de porcelana para que el calentamiento sea directo (figura 10.1). La llama del mechero debe ser azul para evitar depósitos de hollín en la cápsula. Revolver el sólido permanentemente con una varilla de vidrio. Calentar durante 30 minutos; transcurrido este tiempo se suspende el calentamiento, se deja enfriar y se pesa la cápsula con el producto obtenido. Volver a calentar durante otros 10 minutos, dejar enfriar y pesar nuevamente. Si encuentra diferencia entre las pesadas, repetir el proceso hasta peso constante. Figura 10.1 Oxidación de Cu en polvo 10.4.2 Fórmula de un hidrato Pesar una cápsula de porcelana limpia y seca junto con un vidrio de reloj (usar balanza digital). Adicionar 5.00 g de una de las sales asignadas, pulverizada previamente en un mortero. Iniciar un calentamiento moderado sobre malla de asbesto, durante 30 minutos aproximadamente (figura 10.2). Después de dejar enfriar la cápsula, pesar. Para comprobar que toda el agua ha sido eliminada, se calienta durante 10 minutos más, se enfría y se vuelve a pesar. Se repite este procedimiento hasta peso constante. Una vez se haya liberado toda el agua de hidratación, se obtiene el peso de la sal anhidra. Figura 10.2 Fórmula de un hidrato 10.5 Cálculos y resultados Con los datos obtenidos determine la fórmula empírica del óxido de cobre formado y el número de aguas de hidratación de cada hidrato. Completar la tabla 10.1 e incluír un cálculo modelo. Tabla 10.1 Fórmula empírica e hidratos Sustancia Masa inicial (g) Masa final (g) Fórmula CuxO x= CuSO4. xH2O x= MgSO4. xH2O x= CaSO4. xH2O x= 10.6 Discusión y conclusiones Analizar las posibles razones por las que sus resultados no coinciden con las fórmulas conocidas para los compuestos analizados.