Número de Avogadro y Mol

Publicado el junio 3, 2012 por ibreathchemistry

El número de Avogadro puede definirse como la cantidad de entidades elementales (átomos, electrones, iones, moléculas) que existen en un mol de cualquier sustancia. Veamos qué es esto.

El mol es la unidad del Sistema Internacional de Unidades que permite expresar una cantidad de sustancia. Se trata de la unidad que utilizan los químicos para expresar el peso de los átomos, que equivale a un número muy grande de partículas. Un mol equivale al número de átomos que hay en doce gramos de carbono-12 puro. La ecuación sería la siguiente: 1 mol = 6,023 x 10 elevado a 23 partículas.

El número de Avogadro, por otra parte, permite establecer conversiones entre el gramo y la unidad de masa atómica.

Como el mol expresa el número de átomos que hay en 12 gramos de carbono-12, es posible afirmar que la masa en gramos de un mol de átomos de un elemento es igual al peso atómico en unidades de masa atómica de dicho elemento.

Mol de átomos

No podemos medir la masa de cada átomo individualmente, pero si podemos medir la masa de un grupo representativo de átomos y compararla con una masa de otro número igual de un átomo distinto.

Ejemplo:

6,02 x 10^23 átomos = 1 mol de átomos

Entonces:

6,02 x 10^23 átomos de Cu = 1 mol de átomos de Cu

6,02 x 1023 átomos de H = 1 mol de átomos de H

6,02 x 1023 átomos de Fe = 1 mol de átomos de Fe

Sabemos que la masa atómica del Cu = 63,54, lo cual significa que la masa del átomo de Cu es 63,54 veces mayor que la Unidad de masa atómica (uma), 1 mol de átomos de Cu = 63,54 g significa que la masa de 1 mol de átomos de Cu es 63,54 gramos.

Respecto al Fe, sabemos que la masa atómica del Fe = 55,847, esto significa que la masa del átomo de Fe es 55,847 veces mayor que la uma, 1 mol de átomos de Fe = 55,847 g significa que la masa de 1 mol de átomos de Fe es 55,847 gramos.

Como vemos en los ejemplos anteriores, el cobre (Cu) y el fierro (Fe) a igual número de átomos (mol o número de Avogadro) tienen distinta masa.

Mol de moléculas

No podemos medir la masa de cada molécula individualmente, pero si podemos medir la masa de un grupo representativo de moléculas y compararla con una masa de otro número igual de una molécula distinta.

Ejemplo:

6,02 x 10^23 moléculas = 1 mol de moléculas

Entonces:

6,02 x 10^23 moléculas de NH3= 1 mol de moléculas de NH3

6,02 x 10^23 moléculas de H2O= 1 mol de moléculas de H2O

6,02 x 10^23 moléculas de Al2O3= 1 mol de moléculas de Al2O3

La masa molecular del H2O = 18 significa que la masa molecular relativa del H2O es 18 veces mayor que la uma,
1 mol de moléculas de H2O = 18 g significa que la masa de 1 mol de moléculas de H2O es 18 gramos
La masa molecular del Al2O3 = 102 significa que la masa molecular relativa del Al2O3 es 102 veces mayor que la uma,
1 mol de moléculas de Al2O3 = 102 g significa que la masa de 1 mol de moléculas de Al2O3 es 102 gramos.

Complemento:

El número de Avogadro

Publicado el junio 3, 2012 por ibreathchemistry

El número de Avogadro puede definirse como la cantidad de entidades elementales (átomos, electrones, iones, moléculas) que existen en un mol de cualquier sustancia. Veamos qué es esto.

El número de Avogadro, por otra parte, permite establecer conversiones entre el gramo y la unidad de masa atómica.

Ejemplo:

6,02 x 1023 átomos = 1 mol de átomos

Entonces:

6,02 x 1023 átomos de Cu = 1 mol de átomos de Cu

6,02 x 1023 átomos de H = 1 mol de átomos de H

6,02 x 1023 átomos de Fe = 1 mol de átomos de Fe

Sabemos que la masa atómica del Cu = 63,54, lo cual significa que la masa del átomo de Cu es 63,54 veces mayor que la Unidad de masa atómica (uma),

1 mol de átomos de Cu = 63,54 g significa que la masa de 1 mol de átomos de Cu es 63,54 gramos.

Respecto al Fe, sabemos que la masa atómica del Fe = 55,847, esto significa que la masa del átomo de Fe es 55,847 veces mayor que la uma,

1 mol de átomos de Fe = 55,847 g significa que la masa de 1 mol de átomos de Fe es 55,847 gramos.

Como vemos en los ejemplos anteriores, el cobre (Cu) y el fierro (Fe) a igual número de átomos (mol o número de Avogadro) tienen distinta masa.

Composición porcentual y formula mínima

Publicado el junio 3, 2012 por ibreathchemistry

Conocida la fórmula de un compuesto químico, es posible saber el porcentaje de masa con el que cada elemento que forma dicho compuesto está presente en el mismo.

La fórmula química de un compuesto a través de su composición porcentual

¿Como se obtiene la composición porcentual?

Los pasos a seguir son:
1.- se obtiene el peso molecular del compuesto. El peso molecular se obtiene multiplicando el peso atómico por la cantidad de átomos que hay de un elemento. Esto de debe hacer con cada uno de los elementos presentes en el compuesto; finalmente se suman y asi obtenemos el peso molecular del compuesto.
2.- Se divide el peso de cada uno de los compuesto entre el peso molecular de todo el compuesto.
3.Se multiplica por 100 para obtener el porcentaje.

Ejemplo
Una molécula de dióxido de azufre, SO2, contiene un átomo de azufre y dos de oxígeno. Calcular la composición en tanto por ciento de dicha molécula.

Datos:
Peso atómico del azufre es 32,1
Peso atómico del oxígeno, 16,0

A continuación se obtiene el peso molecular total:

Masa molecular del SO2
S = 1 * 32,1 =32,1
O = 2 * 16 = 32
Suma total = 64,1

Porcentaje de azufre en el compuesto: 32.1 /64 = .50 * 100 = 50%
Porcentaje de oxígeno en el compuesto: 32 / 64 = .50 *100= 50%

Formula minima

Conocida la composición porcentual de un compuesto o su composición elemental en gramos, se puede determinar su fórmula más simple mediante cálculos elementales.

La fórmula más simple o fórmula empírica de un compuesto es la menor relación entre el número de átomos presentes en una molécula de ese compuesto.

A través de la composición porcentual de un compuesto, puede conocerse su fórmula empírica.

1. Se transforman los porcentajes en masa, a partir del supuesto de que la muestra en cuestión tiene una masa de 100 g.
2. Calcular los moles de cada uno de los elementos químicos dividendo la masa entre su masa atómica. n = m /M
3.-De los resultados obtenidos en el paso número 2 se elige el de menor valor y entre éste se dividen todos y cada uno. Si al terminar los cálculos se obtienen números fraccionarios, éstos se multiplican por una cantidad que los transforme en enteros.(normalmente se redondea, y en caso de obtener un numero entero con decimal .5, todo será multiplicado por 2)
4.-Se construye la fórmula utilizando los datos del paso 3 como subindices.

Ecuación de Nernst

Publicado el junio 3, 2012 por ibreathchemistry

La ecuación de Nernst es útil para hallar el potencial de reducción en los electrodos en condiciones diferentes a los estándares. La ecuación lleva el nombre en honor a quien la formuló, el físico-químico alemán Walther Hermann Nernst.

La ecuación tiene la siguiente forma:

E= Eº – RT / nF . ln (Q)

De donde E, hace referencia al potencial del electrodo.

Eº= potencial en condiciones estándar.

R= constante de los gases.

T= temperatura absoluta (en grados Kelvin).

n= número de moles que tienen participación en la reacción.

F= constante de Faraday ( con un valor de 96500 C/mol, aprox.)

Q= cociente de reacción

El potencial de una reacción redox espontánea es positivo, E > 0, y su ∆G < 0. Para una reacción en equilibrio E = 0 (∆G = 0) y su cociente de reacción, Q, es igual a la constante de equilibrio, K.

Considerando una temperatura de 25^oC, los demás términos constantes y convirtiendo el término logarítmico a logaritmo decimal, la relación anterior queda:

Para una reacción redox neta: A + B == C + D
La ecuación de Nernst correspondiente

>En este caso Eo´ es una combinación de los E^o de las especies participantes y n ahora es el número total de electrones intercambiados.

Mas informacion.

Fuerza electromotriz

Publicado el junio 3, 2012 por ibreathchemistry

La fem es el trabajo que tiene que realizar el generador para que se muevan las cargas del circuito. Sea q la cantidad de carga que pasa por cualquier sección del circuito en un intervalo de tiempo determinado, y T el trabajo realizado por el generador; la fem viene dada por:

E = T

La unidad de fem es el voltio

Existen diferentes dispositivos capaces de suministrar energía eléctrica, entre los que podemos citar:

Pilas o baterías. Generan energía eléctrica por medios químicos. Las más comunes y corrientes son las de carbón-zinc y las alcalinas, que cuando se agotan no admiten recarga. Las hay también de níquel-cadmio (NiCd), de níquel e hidruro metálico (Ni-MH) y de ión de litio (Li-ion), recargables.

Máquinas electromagnéticas. Generan energía eléctrica utilizando medios magnéticos y mecánicos. Es el caso de las dinamos y generadores pequeños utilizados en vehículos automotores, plantas eléctricas portátiles y otros usos diversos, así como los de gran tamaño empleados en las centrales hidráulicas, térmicas y atómicas, que suministran energía eléctrica a industrias y ciudades.

Celdas fotovoltaicas o fotoeléctricas. Llamadas también celdas solares, transforman en energía eléctrica la luz natural del Sol o la de una fuente de luz artificial que incida sobre éstas. Su principal componente es el silicio (Si). Uno de los empleos más generalizados en todo el mundo de las celdas voltaicas es en el encendido automático de las luces del alumbrado público en las ciudades

Balanceo Ion – Electrón

Publicado el junio 3, 2012 por ibreathchemistry

En el método de ión-electrón(conocido también como método de medida reacción), la reacción total se separa en medias reacciones que se balancean y suman por separado. Aunque este método es un poco más complicado que el método de oxidación, se apega más a la realidad para reacciones de redox en soluciones acuosas. El método ión-electrón reconoce no sólo un elemento sufre un cambio sino la molécula o ion completo. Este método también proporciona las bases apropiadas para el estudio de la electroquímica, en la que intervienen aplicaciones de medias balanceadas.

Existen dos maneras de balancear por medio de este método, medio-básico, medio-ácido.

Ion-electrón medio-básico

Reglas
1.- Solo se pueden agregar moléculas de agua y moléculas OH.
2.-Los óxidos no pueden separarse.
3.-La cantidad de moléculas de agua a agregar, se obtiene restando la cantidad de oxígenos de ambos lados y estos se van a agregar de lado que posea mas oxígenos.
4.- La cantidad de moléculas de OH a agregar, sera igual a la cantidad de hidrógenos existentes en el lado donde se agregaron las moléculas de agua; estas se agregaran del lado contrario del que se agregaron las moléculas de agua.

Procedimiento:
1.-Se obtienen valencias de cada uno de los elementos utilizando el metodo redox.
2.-Se evalúa los elementos que cambiaron de valencia.
3.- Se agregan las moléculas de agua y OH.
4.- Se equilibran cargas.
5.-Si es necesario se igualan las reacciones con el fin de igualar los electrones añadidos.
6.-Se simplifican las moléculas de agua y OH.
7.- Se colocan los coeficientes.
8.-Se checa por balancea por tanteo, si es necesario se agregan coeficientes para balancear completamente la reaccion.

Te dejamos este video para que comprendas mejor el tema.

Ion-electrón medio-ácido

Reglas
1.- Solo se pueden agregar moléculas de agua y H+.
2.-Los óxidos no pueden separarse.
3.-La cantidad de moléculas de agua a agregar, se obtiene restando la cantidad de oxígenos de ambos lados y estos se van a agregar de lado que tenga menos oxígenos.
4.- La cantidad de moléculas de H a agregar, sera igual a la cantidad de hidrógenos existentes en el lado donde se agregaron las moléculas de agua; estas se agregaran del lado contrario del que se agregaron las moléculas de agua.

Procedimiento:
1.-Se obtienen valencias de cada uno de los elementos utilizando el metodo redox.
2.-Se evalúa los elementos que cambiaron de valencia.
3.- Se agregan las moléculas de agua e H.
4.- Se equilibran cargas.
5.-Si es necesario se igualan las reacciones con el fin de igualar los electrones añadidos.
6.-Se simplifican las moléculas de agua e H.
7.- Se colocan los coeficientes.
8.-Se checa por balancea por tanteo, si es necesario se agregan coeficientes para balancear completamente la reaccion.

En este vídeo se muestra una explicación acerca de lo mencionado anteriormente.

Oxidación-reducción (Redox)

Publicado el junio 3, 2012 por ibreathchemistry

Son aquellas que ocurren mediante transferencia de electrones, por lo tanto hay sustancias que pierden electrones (se oxidan) y otras que ganan electrones (se reducen)

La gran mayoría de reacciones que son de interés, en quimica son reacciones de reducción y oxidación, como ejemplos tenemos: la combustión de los hidrocarburos, la acción de los agentes blanqueadores de uso domestico, la obtención de los metales a partir de sus minerales, el proceso de respiración, proceso de digestión, reacción que ocurre en la pila seca y baterías, etc.

Oxidación
Es la reacción química a partir de la cual un átomo, ión o molécula cede electrones

Reducción
Es el proceso electroquímico por el cual un átomo o ion gana electrones.

Una reacción tipo redox sigue el siguiente proceso:

1.- Se identifican las cargas de los elementos por separado.

2.-Se evalúan si las cargas han cambiado(reactivos –> productos).

3.- Se compara el elemento que cambio su numero de valencia.

4.- Se balancea por tanteo.

5.- Se agregan electrones para equilibrar cargas.

En este vídeo se tiene una explicación mas clara.

¿Como saber que se oxida y que se reduce?

En ocasiones es dificil identificar donde se esta realizando la reaccion de oxidacion y la de reduccion. Existe una manera muy sencilla de aprenderla.

OILRIG
Oxidation Is Losing, Reduction Is Gaining

Que en significa Oxidación es perdida, Reducción es ganancia.

Es decir que cuando un elemento cambia a una valencia mas positiva, es porque ha perdido electrones, y al contrario, si su valencia se ha vuelto mas negativa, ha ganado electrones

¿Como identificar al agente reductor y al agente oxidante?

Agente Reductor Provoca que haya una oxidación.
Agente Oxidante Provoca que haya una reducción.

Es decir, el elemento que forma parte en la reacción de oxidación sera el agente reductor, y el elemento presente en la reacción de reducción sera el agente oxidante.

Reacciones químicas

Publicado el junio 3, 2012 por ibreathchemistry

Reacciones Químicas

Una reacción química consiste en el cambio de una o más sustancias en otra(s). Los reactantes son las sustancias involucradas al inicio de la reacción y los productos son las sustancias que resultan de la transformación. En una ecuación química que describe una reacción, los reactantes, representados por sus fórmulas o símbolos, se ubican a la izquierda de una flecha; y posterior a la flecha, se escriben los productos, igualmente simbolizados. En una ecuación se puede indicar los estados físicos de las sustancias involucradas de la manera siguiente: (s) para sólido, (l) para líquido, (g) para gaseoso y (ac) para soluciones acuosas. Los catalizadores, temperaturas o condiciones especiales deben especificarse encima de la flecha.

Ecuación Química: representa la transformación de sustancias.

Reactante(s) –> Producto(s)

Tipos de Reacciones Químicas

Las reacciones químicas pueden clasificarse de manera sencilla en cinco grandes grupos. Existen otras clasificaciones, pero para predicción de los productos de una reacción, esta clasificación es la más útil.

Reacciones de Síntesis o Composición

En estas reacciones, dos o más elementos o compuestos se combinan, resultando en un solo producto.

Síntesis Química: la combinación de dos o más sustancias para formar un solo compuesto.

A + B –> C

(donde A y B pueden ser elementos o compuestos)

Ejemplo:

Escriba la reacción de síntesis entre el aluminio y el oxígeno.

Solución:

Dos elementos se combinarán para formar el compuesto binario correspondiente. En este caso, el aluminio y el oxígeno formarán el óxido de aluminio. La ecuación que representa la reacción es la siguiente:

4 Al (s) + 3 O₂ (g) —> 2 Al₂O₃ (s)

Nota: Es importante recordar los elementos que son diatómicos, los cuales se escriben con un subíndice de 2 cuando no se encuentran combinados y participan en una reacción. Estos son el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, flúor, cloro, bromo y el yodo.

Reacciones de Combustión

Estas reacciones ocurren cuando un hidrocarburo orgánico (un compuesto que contiene carbono e hidrógeno) se combina con el oxígeno, formando agua y dióxido de carbono como productos de la reacción y liberando grandes cantidades de energía. Las reacciones de combustión son esenciales para la vida, ya que la respiración celular es una de ellas.

Combustión: un hidrocarburo orgánico reacciona con el oxígeno para producir agua y dióxido de carbono.

hidrocarburo + O₂ —> H₂O + CO₂

Ejemplo 1:

Escriba la ecuación que representa la reacción de combustión de la glucosa, el azúcar sanguíneo (C₆H₁₂O₆).

Solución:

En esta reacción, la glucosa es un hidrocarburo que reacciona con el oxígeno, resultando en los productos de la combustión – el agua y el dióxido de carbono. La ecuación que representa la reacción es la siguiente:

C₆H₁₂O₆ + O₂ —> H₂O + CO₂

Reacciones de Descomposición o Análisis

Estas reacciones son inversas a la síntesis y son aquellas en la cuales se forman dos o más productos a partir de un solo reactante, usualmente con la ayuda del calor o la electricidad.

Descomposición Química: la formación de dos o más sustancias a partir de un solo compuesto.

A —> B + C

(donde B y C pueden ser elementos o compuestos)

Ejemplo:

Escriba la ecuación que representa la descomposición del óxido de mercurio (II).

Solución:

Un compuesto binario se descompone en los elementos que lo conforman. En este caso, el óxido de mercurio (II) se descompone para formar los elementos mercurio y oxígeno. La ecuación que representa la reacción es la siguiente:

2 HgO (s) —> 2 Hg (l) + O₂ (g)

Reacciones de Desplazamiento o Sustitución Sencilla

Estas reacciones son aquellas en las cuales un átomo toma el lugar de otro similar pero menos activo en un compuesto. En general, los metales reemplazan metales (o al hidrógeno de un ácido) y los no metales reemplazan no metales. La actividad de los metales es la siguiente, en orden de mayor actividad a menor actividad: Li, K, Na, Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Cd, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Au. El orden de actividad de los no metales mas comunes es el siguiente: F, O, Cl, Br, I, siendo el flúor el más activo.

Desplazamiento Químico: un elemento reemplaza a otro similar y menos activo en un compuesto.

AB + C —> CB + A ó AB + C —> AC + B

(dónde C es un elemento más activo que un metal A o un no metal B)

Ejemplo 1:

Escriba la reacción entre el magnesio y una solución de sulfato de cobre (II).

Solución:

El magnesio es un metal más activo que el cobre y por tanto, lo reemplazará en el compuesto, formando sulfato de magnesio. A la vez, el cobre queda en su estado libre como otro producto de la reacción. La ecuación que representa la reacción es la siguiente:

Mg (s) + CuSO₄ (ac) —> MgSO₄ (ac) + Cu (s)

Ejemplo 2:

Escriba la reacción entre el óxido de sodio y el flúor.

Solución:

El flúor es un no metal más activo que el oxígeno y por tanto, lo reemplazará en el compuesto, formando fluoruro de sodio. A la vez, el oxígeno queda en su estado libre como otro producto de la reacción. La ecuación que representa la reacción es la siguiente:

2 F₂ (g) + 2 Na₂O (ac) —> 4 NaF (ac) + O₂ (g)

Ejemplo 3:

Escriba la reacción entre la plata y una solución de nitrato de bario.

Solución:

La reacción no se da, puesto que la plata es un metal menos activo que el bario y por ende, no lo reemplaza.

Reacciones de Doble Desplazamiento o Intercambio

Estas reacciones son aquellas en las cuales el ión positivo (catión) de un compuesto se combina con el ión negativo (anión) del otro y viceversa, habiendo así un intercambio de átomos entre los reactantes. En general, estas reacciones ocurren en solución, es decir, que al menos uno de los reactantes debe estar en solución acuosa.

Doble Desplazamiento Químico: los reactantes intercambian átomos – el catión de uno se combina con el anión del otro y viceversa.

AB + CD —> AD + CB

Solución:

En esta reacción, la plata reemplaza al hidrógeno del ácido, formando cloruro de plata. Al mismo tiempo, el hidrógeno reemplaza a la plata, formando ácido nítrico con el nitrato. La ecuación que representa la reacción es la siguiente:

AgNO₃ (ac) + HCl (ac) —> HNO₃ (ac) + AgCl (s)

Reacciones de Neutralización

Estas reacciones son de doble desplazamiento o intercambio. Su particularidad es que ocurren entre un ácido y una base y los productos de la reacción son agua y una sal formada por el catión de la base y el anión del ácido.

Por ejemplo, la reacción entre el ácido sulfúrico y el hidróxido de sodio resulta en la formación de agua y sulfato de sodio. La ecuación que representa esta reacción es la siguiente:

H₂SO₄ (ac) + 2 NaOH (ac) —> 2 H₂O (l) + Na₂SO₄ (ac)

Ácidos Oxácidos, Sal Ternaria

Publicado el junio 3, 2012 por ibreathchemistry

Ácidos Oxacidos

Este es el único tipo de compuestos en el que permanece la nomenclatura antigua. La IUPAC propone una nueva nomenclatura, que aún está poco extendida dado que cuesta bastante deshabituarse de decir, por ejemplo ácido sulfúrico, que es un compuesto de uso frecuente, a decir dihidrogeno

(tetraoxidosulfato), como propone la IUPAC. Ella misma admite como válida la nomenclatura tradicional en este tipo de compuestos.

Ejemplos de Oxacidos:

Composición

H^+1 + no metal + O^-2

Sal ternaria

Resultan de la sustitución de todos los hidrógenos de un oxoácido por un metal.oxoácido + hidróxido sal neutra + agua. Su fórmula es M_x(X_yO_z)_w , es decir, se escribe primero el catión y luego el anión y se intercambian las cargas que se simplifican de ser posible.

Nomenclatura tradicional

Se cambia la terminación -oso del ácido por -ito, y la terminación -ico por -ato (al igual que los aniones derivados de los oxoácidos). Se escribe el nombre del anión y se añade detrás el del catión.

TEORÍA DE TOM

Publicado el junio 3, 2012 por ibreathchemistry

La Teoría de Orbitales Moleculares.

Es la segunda aproximación al estudio del enlace covalente, y la más ampliamente empleada para explicar la estructura y la geometría de muchos sólidos inorgánicos. Consiste en que los orbitales de los átomos que se enlazan se solapan dando lugar a una serie de orbitales extendidos a toda la molécula (orbitales moleculares). El proceso de solapamiento, por tanto, no sólo afecta a la capa de valencia sino a todas las capas de los átomos enlazados.

Se asume que si los dos núcleos implicados en el enlace se ubican a la distancia de equilibrio, los electrones se alojarán no en orbitales atómicos de cada elemento, sino en orbitales moleculares, que son análogos a los atómicos, y que presentan características similares.

Cada pareja de orbitales atómicos que se solapen formará una pareja de orbitales moleculares, uno enlazante y otro antienlazante, que pueden contener hasta dos electrones con espines opuestos.