Repaso de Química General

Repaso de Química General
1. Átomos, moléculas, iones
1.1Átomos
Ÿ Un átomo se compone de tres partículas subatómicas: protones (+), neutrones (0) y electrones (-). Los
átomos no tienen carga eléctrica neta, es decir, el número de electrones es igual al número de protones.
Ÿ Isótopos, número atómico y número de masa
Los isótopos son átomos de un elemento que difieren en el número de neutrones.
El número de masa ( A ), es el número de protones más el número de neutrones que se encuentran en el
núcleo del átomo.
El número atómico ( Z ), es el número de protones que tiene el átomo, que es igual al número de electrones.
número de neutrones = A - Z; se utiliza la siguiente notación
A
Z
Elemento
Por ejemplo,
12
6
C tiene seis protones y seis neutrones.
Ÿ Masa atómica
La escala de masa atómica se establece en base a la masa de un átomo de
masa de 12 unidades de masa atómica ( uma ).
1 uma = 1.66 x 10-24 g
12
6
C, a la que se le asigna una
2
quimicag.nb
Ÿ Masa atómica promedio
En la naturaleza los elementos existen como una mezcla de sus isótopos.
masa atómica promedio = Úni=1 Habundancia fraccionariaLi × Hmasa atómica del isótopoLi
Por ejemplo,
la abundancia del carbono 12 y del carbono 13 son de 98.9 % y 1.10 %, respectivamente. La masa atómica
del carbono 13 es de 13.00335 uma. La masa atómica promedio del carbono es de:
(0.989) ( 12 uma ) + ( 0.011 ) ( 13. 00335 uma) = 12.01 uma
En la tabla Periódica podemos ver:
6
C , donde Z = 6
12.01
1.2 Moléculas
Ÿ Una molécula es un conjunto de dos o más átomos estrechamente unidos.
Ÿ Masa Molecular
Es la masa de una molécula en uma. Por ejemplo, la masa molecular del H2 O es igual a:
2 ( 1.008 uma ) + 1 ( 16 uma ) = 18.016 uma
1.3 Iones
Ÿ Un ión es un átomo que ha perdido o ganado electrones. Un catión es un ión positivo y un anión es un
ión negativo.
2.Mol y Masa Molar
Mol
Ÿ Un mol es la cantidad de materia que contiene tantas partículas
( átomos, moléculas, iones ) como átomos hay en 12 g de
12
6
C I isotópicamente puro M.
1 mol = 6.022 x 1023 partículas
Un átomo de hidrógeno tiene el 8.4 % de la masa de un átomo de carbono 12. En 1.008 g de H hay 6.022 X
1023 átomos de H ( note que la masa atómica del H es 1.008 uma ).
En 2.016 g de H2 hay 6.022 X 1023 moléculas de hidrógeno.
quimicag.nb
Masa molar
Ÿ La masa en gramos de un mol de sustancia es su masa molar ( Mr ) en unidades g / mol
Mr H = 1.008 g / mol
Mr H2 = 2.016 g / mol
Mr H2 O = 18.016 g / mol
etilenglicol = 62.1 g / mol; etilenglicol = C2 H6 O2
Ÿ Si m = masa en gramos y n = número de moles,
n=
m
Mr
¿ Cuál es la masa en gramos de dos moles de glucosa (C6 H12 O6 L ?
Mr glucosa =180 g / mol
m glucosa = n glucosa × Mr glucosa = 2 mol × 180 g / mol = 360 g
3.Relaciones molares en moléculas
1 mol H2 = 2 mol H
1mol O2 = 2 mol O
1 mol H2 O = 2 mol H
1 mol H2 O = 1 mol O
1 mol CO2 = 1 mol C
1 mol CO2 = 2 mol O
1 mol CH4 = 4 mol H
4. Relaciones molares en reacciones químicas: Estequiometría
Para establecer las relaciones molares en las reacciones químicas, éstas deben estar
balanceadas.
A continuación tenemos la ecuación balanceada de síntesis de agua en fase gas:
2 H2 (g)
2 moléculas
2(6.022 x 1023 M moléculas
2 mol
+
O2 (g)
1 molécula
™
2 H2 O(g)
2 moléculas
6.022 x 1023 moléculas
2(6.022 x 1023 M moléculas
1 mol
2 mol
3
4
quimicag.nb
2 H2 (g)
+
2 moléculas
2(6.022 x 1023 M moléculas
2 mol
O2 (g)
™
1 molécula
2 H2 O(g)
2 moléculas
6.022 x 1023 moléculas
2(6.022 x 1023 M moléculas
1 mol
2 mol
para esta rección tenemos las siguientes relaciones molares:
2 mol H2 = 1mol O2
2 mol H2 = 2 mol H2 O
1mol O2 = 2 mol H2 O
¿ Cuántas moles de H2 O se producen a partir de 2 moles de O2 ?
para responder esta pregunta, necesitamos el siguiente facor de conversión:
2 mol H2 O / mol O2
? mol H2 O = 2 mol O2 × (2 mol H2 O / mol O2 ) = 4 mol H2 O
Durante el proceso de Respiración en la célula, la glucosa es oxidada para producir dióxido de carbono,
agua y energía. La ecuación química balanceada de la respiración puede resumirse como:
C6 H12 O6 (s) + 6 O2 (g) ™ 6 CO2 (g) + 6 H2 O (l)
¿ Cuántas moles de CO2 (g) se producen a partir de 2 moles de glucosa ?
de la ecuación balanceada sabemos que existe la relación:
1 mol glucosa = 6 mol CO2 ,
6 mol CO2
1 mol de glucosa
es un factor de conversión que nos permite responder a la pregunta planteada:
¿ moles CO2 = 2 mol glucosa (6 mol CO2 / 1 mol glucosa ) = 12 mol CO2
Para hacer cálculos de masa de sustancias ( en gramos, kg, toneladas, etc.) producidas o consumidas en una
reacción química, primero partimos de las relaciones molares.
¿ Cuántos gramos de CO2 se producen en la oxidación de 1.0 g de glucosa ?
n glucosa =
1g
=
180 g  mol
0.0056 mol
¿ moles CO2 = 0.0056 mol de glucosa X (6 mol CO2 / 1 mol glucosa ) = 0.0333 moles CO2
Mr CO2 = 44 g / mol
quimicag.nb
¿ Cuántos gramos de CO2 se producen en la oxidación de 1.0 g de glucosa ?
n glucosa =
1g
=
180 g  mol
0.0056 mol
¿ moles CO2 = 0.0056 mol de glucosa X (6 mol CO2 / 1 mol glucosa ) = 0.0333 moles CO2
Mr CO2 = 44 g / mol
m CO2 = n CO2 x Mr CO2 = 0.0033 moles x 44 g / mol = 1.4667 g
5