Sesión 2 Tema: Atomos Moléculas, Iones. I. Objetivos de la sesión a) b) c) d) e) f) g) h) Después de comple tar el estudio de este capítulo Ud. debe ser capaz de: Saber el nombre y el símbolo de alg unos ele mentos comunes. Distinguir entre ele ctrones, protones y neutrones y describir sus rela ciones en la estructura de los átomos. Distinguir entre número atómico y número másico, Discutir el concepto de isótopo y dar eje mplos. Discutir el concepto de peso atómico. Distinguir entre la le y de la conservación de la masa y la ley de la composición constante. Entender y aplicar el concepto de mol. Efectuar cálculo s de la fórmula de un compuesto a partir de su composición química y viceversa. II. Temas El átomo hoy: algunas definiciones básicas. La observació n y la experimentación nos han revela do la existencia de 90 ele mentos químicos naturales y hasta la fecha, 16 otros ele mentos han sido sintetizados por los químicos. Cada uno de estos 106 ele mentos tiene propie dades físicas y químicas características. Se cree que cada elemento está constituido de pequeñas partículas llamadas átomos. Los átomos de un ele mento se pueden descomponer en pequeñas partícula s más pequeñas, pero en el proceso, las propie dades únicas distintivas del ele mento se pierden. Para ahorrar tie mpo, los químicos han desarrolla do símbolos químicos abrevia dos para los átomos de los 106 elementos conocid os. Unos pocos eje mplos de algunos elementos comunes usados en este curso se entregan en la tabla 2.1. Tabla 2.1. Símbolos de algunos elementos comunes H hidrógeno F flúor O oxígeno I iodo C carbono N nitrógeno U uranio Hg mercurio Al aluminio Br bromo Ca calcio Cl cloro Li litio Ne neón Ra radio Pb plomo Mg magnesio Cd cadmio Pu plutonio Cu cobre Na sodio K potasio P fósforo Sr estroncio Los átomos de la primera columna vertical tienen los símbolos más simples consistentes en la primera letra del nombre en mayúscula. Los de la segunda columna consisten de las dos primeras letras, mientras que los de la tercera columna contienen la primera letra del nombre más otra, distinta de la segunda. La última columna muestra elementos cuyos símbolos se derivan del nombre latino original (ferrum, plumbum, hydragyrium, cuprum, natrium, kalium, phosphorus y strontium, respectivamente). Es muy importante tomar nota que cuando se usan dos letras como símbolo de un elemento, la primera letra es siempre mayúscula y la segunda siempre minúscula. Así, por ejemplo, Co es el símbolo del cobalto, mientras que CO es el símbolo de la molécula de monóxido de carbono, un compuesto de un átomo de carbono y un átomo de oxígeno. Estructura Atómica: Electrones, Protones y Neutrones. Cerca de 100 años de experimentación nos han provisto de una enorme cantidad de evidencia indirecta, en el sentido que el átomo tiene una estructura interna. El desarrollar una teoría útil de la estructura del átomo ha sido uno de los problemas más importantes y fascinantes de la física y la química de este siglo. La tarea no está completa y la teoría de la estructura atómica está en continuo desarrollo y mejoramiento. Se cree que el átomo consiste de un núcleo cargado positivamente, contenie ndo la mayor parte de la masa del átomo y de uno o más electrones cargados negativamente fuera del núcleo. Un electrón es extremadamente pequeño. Si Noé después del diluvio (situado alrededor del 3.000 A. C.) hubiese extendido electrones en línea a la velo cidad de uno por segundo durante la s 24 El usuario solo podrá utilizar la información entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, le queda prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la información para fines NO académicos. La Universidad conservará en el más amplio sentido la propiedad de la información contenida. Cualquier reproducción de parte o totalidad de la información, por cualquier medio, existirá la obligación de citar que su fuente es "Universidad Santo Tomás" con indicación La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos términos y condiciones de la información en cualquier momento. horas del día, la longitud de la cadena hoy día sería cercana al diá metro de un cabello . El núcleo se puede visualizar como consistente de protones, partículas positivas y neutrones, partícula s sin carga elé ctrica. Tabla 2.2 Algunas partícula s atómicas fundamentales Nombre Símbolo Posición Neutrón n núcleo Protón p núcleo Electrón e fuera del núcleo * 1 uma (unidad atómica de masa) = 1,66 x 10 -24g. carga eléctrica relativa 0 +1 -1 masa relativa aproximada 1 uma* 1 uma 0 uma El número de ele ctrones, protones y neutrones que contenga un átomo determina la s propiedades físicas y químicas del elemento. Este es un modelo crudo, ya que el núcle o puede contener o formar una cantidad de otras partículas fundamentale s, las que no nos preocuparán en este nivel introductorio . Tamaño. El diámetro de un átomo promedio está entre uno y vario s cientos de millonésima de centímetro, esto es, cerca de 0,00000001 (10 -8) cm. El diámetro de un núcleo típico es cerca de 0,0000000000001 (10 -13) cm. Así, el núcleo es cerca de 100.000 veces más pequeño que el átomo total. Como la masa del átomo está concentrada en su núcleo, la mayor parte del átomo es espacio vacío. Estos números nos dicen poco acerca de la in creíble pequeñez de lo s átomos. Si pudié ramos in flar un núcle o al porte de una nuez y lo colocáramos en el centro del campo del estadio nacional, los electrones aparecerían como pequeños mosquitos volando en torno al estadio . Carga y masa: Atomos, iones, Número Atómico y Número de masa. Medidas indirectas nos indican que un átomo es neutro, sin carga elé ctrica neta. Como el átomo consiste de neutrones sin carga eléctrica, protones cargados positivamente y electrones cargados negativamente, la única forma que la carga neta sea 0 es que el número de protones cargados positivamente en el núcleo sea igual al número de electrones cargados negativamente fuera del núcleo. El número de protones en el núcle o de un átomo de un ele mento se defin e como su Número Atómico, comúnmente designado por la letra Z. Para átomos neutros, el número de protones es igual al número de electrones, de modo que el número atómico es también igual al número de electrones en ese átomo. El número atómico es una propiedad única que distingue un elemento de otro. Si se cambia el número atómico, esto es, se agregan o remueven protones del núcleo y un igual número de electrones fuera del núcle o, se ha cambiado el átomo de un ele mento en el de otro. Por ejemplo, el número atómico del hid rógeno (H) es 1, mientras que el del carbono (C) es 6. Esto significa que hay un protón en el núcle o de un átomo de hidrógeno neutro y un ele ctrón fuera del núcleo. Un átomo de carbono, en cambio, tiene seis ele ctrones fuera y seis protones dentro del núcle o. Es más útil, sin embargo, usar el número atómico como una medida del número de protones en el núcle o. Para un elemento dado, este número es siempre el mismo, mientras que el número de ele ctrones fuera del núcleo puede variar para los átomos de un elemento particula r, bajo ciertas condiciones. Un átomo neutro puede ganar o perder uno o más electrones cargados negativamente, para formar un ion. Si un átomo pierde ele ctrones, la carga neta del ion resultante es positiva, porque el número de protones cargados positivamente en el núcleo es ahora mayor que el número de electrones cargados negativamente. Adicionar uno o más electrones genera un ion cargado negativamente. Otro término importante usado para describir átomos es el Número de Masa o número másico, desig nado generalmente con la letra A. Es una medida de la masa atómica aproximada, en uam, de un átomo y se define como el número de protones más neutrones en el núcleo de un átomo. Como la masa relativa aproximada del protón, neutrón y electrón es 1 uam, 1 uam y 0 uam respectivamente, entonces, el número de neutrones más protones (n + p) da la masa aproximada de un átomo. Por convenie ncia , el número atómico frecuentemente se muestra como un suscrito del símbolo abrevia do del ele mento, mientras que el número de masa se muestra como un exponencial. Comúnmente un elemento se designa en versió n abreviada escribie ndo sólo su nombre o símbolo y el número másico. Por ejemplo, hid rógeno-1 o H-1 y carbono-12 o C-12. El usuario solo podrá utilizar la información entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, le queda prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la información para fines NO académicos. La Universidad conservará en el más amplio sentido la propiedad de la información contenida. Cualquier reproducción de parte o totalidad de la información, por cualquier medio, existirá la obligación de citar que su fuente es "Universidad Santo Tomás" con indicación La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos términos y condiciones de la información en cualquier momento. z A = Número Másico (número de protones más neutrones en el núcle o) A X Z = Número Atómico (número de protones en el núcleo) X = Símbolo del ele mento 1H 1 6C 12 carbono hidrógeno - 1 16 8O 92U - 12 oxígeno - 16 235 uranio - 235 Número Atómico y Número Másico Isótopos y peso atómico. La razón por la cual los químicos usualmente no especifican el número atómico es que todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número atómico (número de protones). Experimentos han mostrado, sin embargo, que la mayoría de los ele mentos pueden tener más de un número de masa (n + p). Diferentes átomos del mismo elemento pueden tener diferentes números de neutrones en sus núcle os. Átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número atómico (Z) y diferente número de masa (A) se conocen como isótopos. Por ejemplo, se encuentra que una mezcla natural de átomos de hidrógeno contiene tres diferentes isótopos. H-1, H-2 y H-3, cada isótopo sucesivo tenie ndo un neutrón adicio nal en su núcleo. Hidrógeno-1 (protio) 1 protón Hidrógeno-2 (deuterio) 1 protón + 1 neutrón Carbono-12 Carbono-14 6 protones + 6 neutrones 6 protones + 8 neutrones Hidrógeno-3 (tritio) 1 protón + 2 neutrones El número de neutrones en el núcle o de un isótopo dado se puede determinar sustrayendo el número atómico del número de masa. Por eje mplo, consideremos dos isótopos de uranio , U-235 y U-238. El núcleo de un átomo de U-235 contiene El usuario solo podrá utilizar la información entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, le queda prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la información para fines NO académicos. La Universidad conservará en el más amplio sentido la propiedad de la información contenida. Cualquier reproducción de parte o totalidad de la información, por cualquier medio, existirá la obligación de citar que su fuente es "Universidad Santo Tomás" con indicación La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos términos y condiciones de la información en cualquier momento. 235 - 92 = 143 neutrones. ¿Cuántos neutrones hay en el núcleo de U-238? (Como veremos más adelante, U-235 y U-238 son isótopos importantes para las reacciones de fisión nuclear, usadas como fuentes de energía en los reactores nucleares). La mayoría de lo s elementos que se encuentran en la naturaleza tienen dos o más isótopos en rela ciones definid as. Por ejemplo, el cloro (Cl) natural se encuentra como 75 % de sus átomos con número de masa 35 y 25 % con número de masa 37. El hecho que un ele mento dado se encuentre en la naturaleza como una mezcla de isótopos de masa variadas, causa alg una complicación en la obtención de su masa promedio . Para efectuar este cálculo , debemos introducir el concepto de peso atómico. El peso atómico de un elemento se define como la masa promedio ponderada, en unidades de masa atómica de una mezcla natural de isótopos de ese ele mento. Para fijar esta escala relativa, la masa del isótopo de carbono, C-12 se toma exactamente como 12,0000... uam. Las masas de los isótopos de todos los otros elementos son rela tivas a esta masa standard. Similitudes y diferencias entre los elementos. Los químicos han clasificado tradicionalmente los diversos átomos conocidos en función de sus propiedades químicas conocidas, en lo que se conoce como el Sistema o la Tabla Periódica de los Elementos. En ella, los distintos elementos se ordenan en orden de número atómico creciente, en columnas, en función de sus propiedades químicas parecidas, y en filas, en que las propiedades van variando periódicamente. Esta se muestra en su forma resumida moderna en la página siguiente, a manera de ilustración de los símbolos de la mayoría de los elementos conocidos. Si nos fijamos en la numeración correlativa de los elementos, vemos que en las filas 6ª y 7ª, faltan algunos elementos, que se colocan en un agregado, como una segunda tabla, debajo de la principal. Corresponden a los elementos conocidos como lantánidos y actínidos, y más adelante veremos a qué tipos de elementos corresponden. Los elementos con fondo blanco se denominan metales y los de fondo oscuro, no metales. Más adelante la estudiaremos con mayor detalle y trataremos de explicar el por qué de tal ordenamiento en filas y columnas. La tabla periódica, además de la clasificación de los átomos, es una fuente importante de información respecto a número atómico, número y tipos de isótopos, pesos atómicos y otras muchas características de los elementos, por lo que resulta de gran utilidad. Los elementos de la columna 1 se conocen como elementos alcalinos y los de la columna 2 como alcalino-térreos. Los elementos de la columna 18 se denominan gases nobles y los de la columna 17 halógenos. Los elementos desde la columna 3 a la 12 y los de la 13 a la 16 que se encuentran bajo la línea escalonada se denominan elementos de transición. 1 IA 2 IIA 13 IIIA Z X m = Nº Atómico = Símbolo = masa atómica 18 VIIIA 2 He 4,003 5 6 7 8 9 10 B C N O F Ne 10,81 12,01 14,01 16,00 19,00 20,18 1 H 1,008 3 4 Li Be 6,941 9,012 11 12 Na Mg 22,99 24,31 3 3B 4 4B 5 5B 6 6B 7 7B 8 ¡---- 9 -8B- 10 ----¡ 11 1B 12 2B 14 IVA 15 VA 16 VIA 17 VIIA 13 14 15 16 17 18 Al Si P S Cl Ar 26,98 28,09 30,97 32,07 35,45 39,95 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39,10 40,08 44,96 47,88 50,94 52,00 54,94 55,85 58,93 58,69 63,55 65,39 69,72 72,59 74,92 78,96 79,90 83,80 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 85,47 87,62 88,91 91,22 92,91 95,94 (98) 101,1 102,9 106,4 107,9 112,4 114,8 118,7 121,8 127,6 126,9 131,3 55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 132,9 137,3 138,9 178,5 180,9 183,9 186,2 190,2 192,2 195,1 197,0 200,6 204,4 207,2 209,0 (210) (210) (222) El usuario solo podrá utilizar la información entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, le queda prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la información para fines NO académicos. La Universidad conservará en el más amplio sentido la propiedad de la información contenida. Cualquier reproducción de parte o totalidad de la información, por cualquier medio, existirá la obligación de citar que su fuente es "Universidad Santo Tomás" con indicación La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos términos y condiciones de la información en cualquier momento. 87 88 89 104 105 106 107 108 109 Fr Ra Ac Ku (223) (226) (227) (257) (260) (263) (262) (265) (266) Metales No Metales 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 140,1 140,9 144,2 (147) 150,4 152,0 157,3 158,9 162,5 164,9 167,3 168,9 173,0 175,0 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 232,0 (231) 238,0 (237) (242) (243) (247) (247) (249) (254) (253) (256) (254) (257) Leyes Ponderales. Antes de 1800, el químico francés Antoine Lavoisie r (1743 - 1794) realizó numerosos experimentos en el que pesaba lo s reactantes (sustancias de partida) y los productos, antes y después de una reacció n química. En 1789 formuló la ley de la conservación de la masa, que establece que no hay pérdida ni ganancia de masa, dentro de los límites medibles, cuando sustancias reaccionan químicamente para formar productos. En otras palabras, dentro de límites medibles, la materia no se crea ni destruye en una reacció n química. Después de un prodig ioso número de experimentos, otro químico francés, Joseph Proust (1754 - 1826) formuló la ley de la composición constante, l amada también ley de las proporciones definidas, en 1799. Ella estable ce que el porcentaje en peso de los ele mentos en un compuesto puro será siempre la misma. Por ejemplo, cualquier muestra de agua químicamente pura, independientemente de su fuente orig inal, contendrá 88,9 % en peso, o masa, de oxígeno y 11,1 % en peso, o masa, de hidrógeno. ¿Qué es una reacción química? Si agregamos vinagre a polvos para hornear, éstos burbujean. Si se expone al aire el gas óxido nítrico, NO, proveniente del tubo de escape de un automóvil o de la chimenea de una planta termoeléctrica, que es in colo ro, se vuelve café rojizo. Al prender el gas, se produce lla ma y luz. Al hacer burbujear nuestro aliento en una solu ción básica contenie ndo iones de Calcio, ella se va opacando y finalmente se decanta un sólid o blanco. Si mezclamos soluciones de ácid o sulfúrico e hidróxid o de sodio (soda cáustica), en un vaso, se produce tanto calo r que no lo podemos tocar. Agreguemos unas gotas de un determinado producto químico al agua y podremos congelar in stantáneamente una lata de cerveza debid o al brusco descenso de la temperatura. En cada uno de estos casos, la evid encia nos indica que se ha producido un cambio químico. Se forman burbuja s de un gas. Se produce un cambio de colo r. La solución se vuelve opaca y “ precipita” un materia l sólid o. En fin, un testeo indica un cambio en alguna propiedad. Un cambio químico o una “ reacción química” , consiste, como lo explica la teoría atómica de Dalton, de un reordenamiento de átomos o iones, de modo que se forman otros iones o molécula s, las cuales tienen propie dades físicas y químicas características. Si le preguntamos a un químico qué es lo que él hace, su respuesta más simple sería que ellos reordenan átomos, iones y molécula s, rompiendo enla ces existentes y formando nuevos. El mol. Cualq uier trozo de materia visib le al ojo humano contiene una cantid ad increíble mente grande de átomos o moléculas. Para hacer la transició n desde el micro mundo al macro mundo, los químicos han escogido una cantidad estándar de partícula s (átomos, molé culas, iones) que pueden usar para fines comparativos. Esta cantid ad estándar, se lla ma un mol, y por defin ición, contiene 6,023 por 10 23 unid ades (602.200.000.000.000.000.000.000). Este in menso número, se lla ma el número de Avogadro y se le da el símbolo N. Usando sie mpre el mismo número de partícula s para comparaciones (sean átomos o molécula s), preservamos las propiedades rela tivas del micro mundo en el nivel macro. Por eje mplo , un átomo de oxígeno tiene una masa 16 veces la de un átomo de hidrógeno. Si tomamos 100 átomos de cada ele mento y comparamos sus masas, la relación será 1600 a 100 o lo que es lo mismo, 16 a 1. Si tomamos 6,023 por 10 23 átomos de cada ele mento, la relación de masas será nuevamente 16 a 1. Como no podemos pesar un átomo o una molécula , podemos comparar sus masas relativas, pesando el mismo número de moléculas o átomos, como un mol. Esta es la base de las escala s de pesos atómicos y moleculares. La escala de pesos atómicos se basa en asignar al isótopo de carbono-12 una masa exacta de 12 uam, y en comparar el peso atómico de otros átomos con él. El id eal es poder trabajar con el peso atómico expresado en gramos. Podemos calcular el número de átomos que hay en 12,00 g de C (un peso atómico de C-12 expresado en gramos). El usuario solo podrá utilizar la información entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, le queda prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la información para fines NO académicos. La Universidad conservará en el más amplio sentido la propiedad de la información contenida. Cualquier reproducción de parte o totalidad de la información, por cualquier medio, existirá la obligación de citar que su fuente es "Universidad Santo Tomás" con indicación La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos términos y condiciones de la información en cualquier momento. Los 12,00 g de C van a ser igual a la masa de un átomo de C-12, 12 uma, multiplicado por el número de átomos en 12 g. Como una unidad atómica de masa se ha defin ido como teniendo un peso de 1,66 por 10 -24 gramos, el número de átomos de C en 12 g de C será ig ual a: 12 g Nº de átomos = = 6,023 x 10 23 12 uma x 1,66x10-24 g/uma Así, en 12 g de C-12 (un peso atómico de C-12 expresado en gramos), hay 6,023 por 10 23 átomos, o un mol de átomos de C-12. Como esta es la base para la escala de pesos atómicos, en un mol de cualquie r elemento hay 6,023 por 10 23 átomos del ele mento. Al peso de un mol de átomos de un ele mento en gramos se le conoce como el peso atómico gramo del elemento. Similarmente, el peso molecular gramo de una sustancia es el peso en gramos de un mol (o 6,023 por 10 23 molécula s) de la sustancia . Nótese que un mol de molécula s de oxígeno (O2) contie ne 6,023 por 10 23 molé cula s de O2 y 2 moles de átomos de oxígeno, ya que cada molécula de oxígeno contiene 2 átomos del ele mento. El peso molecular gramo de una sustancia es igual a la suma de los pesos atómicos gramos de todos los átomos que contiene. El mol, entonces, nos permite trasladar la s propiedades del micro mundo de los átomos y molécula s al nivel del macro mundo. El mol como unid ad, se puede comparar con la unidad docena que se utiliza todos lo s días. Problemas. 1.- ¿Cuántos átomos hay en 5,00 mole s de zin c (Zn)? En un mol de Zn hay 6,023x10 23 átomos de Zn, en consecuencia , en 5,00 mole s habrá 5,00 veces más átomos. 6,023x10 23 átomos X = 1,00 mol X= 3,01x10 24 átomos de 5,00 moles Zn 2.- El dióxido de nitrógeno es un contaminante del aire. Si Ud. inhala 2,00 g de NO2, ¿Cuántas molécula s habrá inhalado? El peso mole cular gramo del NO2 será ig ual a una vez el peso atómico de N (14,09 más 2 veces el peso atómico del O (2x16,0), esto es, 46,0 g/mol. En 46,0 g, un peso mole cular gramo (1 mol) de NO2 hay 6,023x10 23 molé cula s del mismo. 46,0 g = X 6,023x10 23 2,00 X = 2,62x10 22 molé culas de NO2 3.- ¿Cuál es el peso en gramos de 50 molé culas de agua (H2O)? El peso molecula r gramo del agua es 2x1,01 más 16,0, o sea 18,0 g/mol. 6,023x10 23 molécula s de agua 50 moléculas de agua = pesan 18,0 g pesarán X g X = 1,49x10 -21 g de agua. 4.- Si Ud. tie ne 10 25 átomos de calcio, Ca, ¿Cuántos pesos atómicos gramo (o moles) tendrá? 1 peso atómico gramo (mol) de Ca X moles = 10 25 átomos contiene 6,023x10 23 átomos de Ca X = 16,6 moles de Ca. 5.- ¿Cuál será el peso en gramos de 2,00 moles de LSD (derivado del ácid o lisérgico), cuya fórmula molecula r es C20H25N3O? El peso molecula r gramo del LSD es ig ual a 20x12,00 + 25x1,00 + 3x 14,0 + 16,0 = 323 g/mol LSD 1 mol de LSD pesa 323 g = 2,00 moles pesan X g El usuario solo podrá utilizar la información entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, le queda prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la información para fines NO académicos. La Universidad conservará en el más amplio sentido la propiedad de la información contenida. Cualquier reproducción de parte o totalidad de la información, por cualquier medio, existirá la obligación de citar que su fuente es "Universidad Santo Tomás" con indicación La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos términos y condiciones de la información en cualquier momento. X = 646 g LSD. Composición porcentual y fórmula de un compuesto. A veces deseamos saber el porcentaje de cada ele mento en un compuesto. Este se puede calcular divid ie ndo la cantidad (usualmente expresada en gramos) del componente en un mol del compuesto, por el peso mole cular gramo del compuesto y multiplicando el resultado por 100. gramos del elemento por mol de compuesto % de un elemento = gramos del compuesto por mol de compuesto ¿Cuál será el porcentaje de cada elemento presente en el sulfato de alu minio , Al2(SO4)3? Peso mole cular gramo : 2x27,0 + 3x32,1 + 12x16,0 = 342 g/mol % Al = 2x27,0 g Al x 100 = 15,8 % Al en Al2(SO4)3 342 g Al2(SO4)3 %S = 3x32,1 g S x 100 = 28,2 % S en Al2(SO4)3 342 g Al2(SO4)3 12 x 16,0 g O %O = 342 g Al2(SO4)3 x 100 = 56,1 % O en Al2(SO4)3 Tambié n se puede determinar la rela ción de lo s átomos de los ele mentos de un compuesto (fórmula empírica) a partir de la composición porcentual del mismo. Para ello se calcula usualmente el número de átomos gramo (o mole s) de cada ele mento en 100 g del compuesto. Si no se obtie nen directamente números enteros, se divide por el menor de ellos, para lograrlo . Si aún no se lo gra, se amplifican los números obtenidos de la división anterio r por un número que de valo res enteros, o muy cercanos al entero. El ácido ascórbico (vitamina C), un compuesto que cura el escorbuto y puede ayudar a prevenir el resfria do común se compone de 40,92% de C, 4,58% de H y 54,50% de O en masa. ¿Cuál será su fórmula empírica? Calcula mos en primer lugar el número de moles de cada elemento presente en 100 g de vitamin a C : 40,92 g C Nº moles C = Nº moles H = 12,01 g C/mol 4,58 g H = 3,407 mol C = 4,54 mol H 1,008 g H/mol 54,50 g O Nº moles O = 16,00 g O/mol = 3,406 mol O Como en una molé cula sólo pueden haber átomos enteros, debemos transformar esta rela ción de moles en números enteros. Para ello divid imos cada uno de los resultados por el menor, esto es, por 3,406, obteniendo : C : 3,407/3,406 = 1 H : 4,54/3,406 = 1,33 O : 3,406/3,406 = 1 Ahora requerimos transformar el número 1,33 en un entero. Aquí se va probando, multip licando por 2, 3, 4, etc., hasta obtener un entero y luego amplificamos por ese entero lo s números antes obtenidos. 1,33x2 = 2,66 ; C3H4O3. 1,33x3 = 3,99 ; 3,99 es prácticamente igual a 4. Por lo tanto, la fórmula empírica del ácido ascórbico será El usuario solo podrá utilizar la información entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, le queda prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la información para fines NO académicos. La Universidad conservará en el más amplio sentido la propiedad de la información contenida. Cualquier reproducción de parte o totalidad de la información, por cualquier medio, existirá la obligación de citar que su fuente es "Universidad Santo Tomás" con indicación La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos términos y condiciones de la información en cualquier momento. Cuestionario. 1. Escriba el símbolo químico de cada uno de lo s siguie ntes elementos: calcio , oro, iodo, fierro, cromo, carbono, silicio , potasio , cadmio, azufre, tungsteno. 2. De el nombre a cada uno de los ele mentos representados por los símbolos siguientes: Be, Al, P, Zn, Co, K, Na, Ne, Hg, B. 3. Distinguir entre: (a) número atómico y número másico, (b) número másico y peso atómico, (c) átomos y elementos, (d) isótopos y elementos, (e) elementos y compuestos, (f) átomos y moléculas, (g) átomos y iones. 4. Expliq ue cómo teniendo sólo 106 elementos diferentes tenemos cerca de 1.000 clases de átomos. 5. Llene lo blancos: Isótopo hidrógeno-1 hidrógeno-3 oxígeno-16 oxígeno-17 plomo-206 plomo-___ ion potasio-40 ion alu minio-27 ion cloro-37 Símbolo Nº de protones Nº de neutrones Nº másico Nº atómico Nº de electrones H 8 8 Pb 124 82 208 K+1 Al+3 Cl- 13 18 III. Actividad previa. Syllabus sesión 1 IV Metodología de la sesión. Clase expositiva, de debate y con ejercicios prácticos V. Lectura post-sesión. Por definir El usuario solo podrá utilizar la información entregada para su uso personal y no comercial y, en consecuencia, le queda prohibido ceder, comercializar y/o utilizar la información para fines NO académicos. La Universidad conservará en el más amplio sentido la propiedad de la información contenida. Cualquier reproducción de parte o totalidad de la información, por cualquier medio, existirá la obligación de citar que su fuente es "Universidad Santo Tomás" con indicación La Universidad se reserva el derecho a cambiar estos términos y condiciones de la información en cualquier momento.