jueves, 7 de octubre de 2010

Fórmula químicas y composición centesimal

Como ejemplo de cálculo de fórmulas empíricas y moleculares desarrollamos el problema 105 del tema 1 (página 29) que se propuso como ejercicio voluntario.


Una sustancia orgánica contiene nitrógeno, oxígeno y azufre, además de carbono e hidrógeno. Si quemamos 3,558 g de esta sustancia, se forman 1,428 g de agua y 5,976 g de dióxido de carbono. Mediante otras reacciones, se consigue saber que todo el azufre contenido en 1,270 g de esa sustancia pase a 1,886 g de BaSO4. Finalmente para averiguar el contenido en nitrógeno, se tratan 5,748 g de sustancia y se obtienen 0,6225 g de NH3 compuesto en el que se queda todo el nitrógeno contenido en la sustancia. Halla la fórmula empírica y molecular de esta sustancia sabiendo que su masa molecular es 159.

Primera experiencia:

3,558 g sustancia → 1,428 g H2O + 5,976 g de CO2

Me permite calcular el porcentaje de H y de C.

H2O → 2·1 + 16 = 18 g/mol

1,428 g H2O · (2 g H / 18 g H2O) = 0,159 g H
0,159 g H / 3,558 g muestra = 0,0447 = 4,47 %

CO2 → 12 + 2·16 = 44 g/mol

5,976 g CO2 · (12 g H / 44 g H2O) = 1,630 g C
1,630 g C / 3,558 g muestra = 0,4581 = 45,81 %

Segunda experiencia:

1,270 g muestra → 1,886 g BaSO4

Calcular en porcentaje de S.

BaSO4 → 137,3 + 32 + 4·16 = 233,3 g/mol

1,886 g BaSO4 · (32 g S / 233,3 g BaSO4) = 0,259 g S
0,259 g S / 1,270 g muestra = 0,2037 = 20,37 %

Tercera experiencia:

5,748 g muestra → 0,6225 g NH3

Calcular el porcentaje de H

NH3 → 14 + 3·1 = 17 g/mol

0,6225 g NH3 · (14 g N / 17 g NH3) = 0,5126 g N
0,5126 g N / 5,748 g muestra = 0,0892 = 8,92 %

El porcentaje de oxígeno se calcula por diferencia:
100 – 4,47 – 45,81 – 20,37 – 8,92 = 20,43 % O

Con estos porcentajes operamos como siempre dividiendo por su masa molecular y dividiendo por el menor para obtener números enteros:

4,47 g H / 1 g/mol = 4,47 mol H                       4,47/0,637 = 7,017 = 7

45,81 g C / 12 g/mol = 3,818 mol C               3,818/0,637 = 5,994 = 6

20,37 g S / 32 g/mol = 0,637 mol S                 0,637/0,637 = 1

8,92 g N / 14 g/mol = 0,637 mol N                 0,637/0,637 = 1

20,43 g O / 16 g/mol = 1,277 mol O               1,277/0,637 = 2,004 = 2

Fórmula empírica: C6H7SNO2

La masa molecular de la fórmula empírica es: 6·12+7·1+32+14+2·16 = 159 uma, coincide con la masa molecular que nos el problema. La fórmula molecular es igual que la empírica.

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