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Instituto Educacional Aragua.

Guía sobre composición centesimal. Ley de proporciones definidas: Cuando dos o más elementos se combinen para formar un determinado compuesto, lo hacen en una proporción de masa invariable. Ejemplo: Al someterse a la acción del calor una mezcla de 35 g de hierro y 24 g de azufre, se observó que el producto final formado era de un aspecto heterogéneo. Sabiendo que la relación en que se combinaron ambos elementos fue 7:4, determinar que elemento sobró. Por cada 7 g de hierro que reaccionan se necesitan 4 g de azufre. Para saber si toda la mezcla reaccionó planteamos

35gdehierrox4 gdeazufre = 20 g de azufre 7 gdehierro. El resultado obtenido indica la cantidad de azufre que reaccionó con los 35 g de hierro, luego, el elemento que sobró fue el azufre, ya que los 24 g originales solo reaccionaron 20 g. X

Ley de la composición constante: Toda sustancia en estado de pureza contiene siempre los mismos elementos, en una proporción ponderal fija e invariable de pesos. A continuación se le presentan dos ejemplos que ilustran lo que indica la ley. Ejemplo 1: Al someter rigurosamente a análisis una muestra, se determinó que contenía 21,288 g de níquel y 8,712 g de oxígeno. Determine la composición constante de la sustancia en %. Para determinar la composición constante, calculamos primero el peso de la muestra y luego dividimos el peso de cada uno de los elementos que integran la muestra entre el peso de ella y lo multiplicamos por 100 Peso de la muestra = 21,288 g + 8,712 g = 30 g.

%deNi

21,288g x100% 30g

%deO

8,712g x100 29,04% 30g

70,96%

Ejemplo 2: Dos muestras de cloruro de potasio dieron por análisis los datos de la tabla:

Muestra 1 Muestra 2

Potasio (K) 2g 8g

Cloro (Cl) 1,812 g 7,248 g

Determinar mediante estos datos que la composición del KCl es constante. Solución Para resolver este tipo de problemas determinamos por separado la composición de cada una de las muestras y, si los resultados obtenidos son iguales, queda demostrado que la composición es constante. Muestra 1: Potasio + cloro = Cloruro de potasio 2g + 1,812g = 3,812g

%de K =

Muestra 2:

2g x 1OO % = 52,46% 3,812g Potasio + cloro = Cloruro de potasio

8g + 7,248g = 15,248g

% de K = 8g x 1OO % = 52,46% 15,248g

Para determinar la composición, dividimos el peso de cada uno de los elementos entre el peso de la muestra y lo multiplicamos por 100 % de Cl = 1,81 2g x 100% = 47,54% 3,812g % de Cl = 7,248g x 100% = 47,54% 15,248g Puesto que los resultados obtenidos en ambas muestras son exactamente iguales, queda demostrada la Ley de la composición constante. Ejercicios 1. ¿En qué proporción estarán contenidos dos elementos, X y Z, en 850g de un compuesto XZ, sabiendo que 8g de X reaccionan completamente con 1 2g de Z? 2. Determina la composición constante de una muestra que al ser analizada arrojó los siguientes resultados: aluminio, 78,l5 g; azufre, 143,70 g; oxígeno, 278,15 g 3. Al someter al análisis una muestra de un contaminante, un químico determinó la siguiente composición: 42,85% de carbono y 57,14% de oxígeno. ¿Qué cantidad de carbono habrá consumido una persona que haya respirado 8g del compuesto? 4. ¿Qué cantidad del compuesto AB se formará en la combustión de 15 g de un elemento A con 8g de B, sabiendo que la relación en que se combinan A y B es 3:2? 5. El calcio y el' oxigeno se combinan en la relación 5:2. Determina la cantidad de óxido de calcio que se formará al hacer reaccionar 20 gr de calcio con 9,75g de oxigeno. 6. Al hacer reaccionar 21g de hierro con 14g de azufre sobraron 2g de azufre. Determina: a) Cantidad de sulfuro de hierro formado b) La relación definida en que se combinan ambos elementos

c) Leyes que se aplican en la solución del problema. 7. Determina la cantidad de óxido de cobre que se obtendrá a partir de 18g del metal, Sabiendo que ambos elementos se combinan en la relación 4:1. 8. Se colocaron en una cachara de combustión, para hacerlos reaccionar, 1,49 g de hierro y O,95 g de azufre. Si la relación en que se combinan ambos elementos es de 7:4, determina: a) Si la reacción fue completa o incompleta b) La cantidad de sulfuro de hierro producido en la reacción c) Leyes que se aplicaron en la solución del problema. 9 Determina la cantidad de calcio y oxigeno que habrá en 180 g de óxido de calcio puro, sabiendo que la relación en que se combinan ambos elementos es de 5:2. 10. Al analizar los datos obtenidos en cinco experimentos, un químico determinó que las muestras contenían las siguientes cantidades: Hierro 3,50 g 7,00 g 14,00 g 21,00 g 28,00 g

I II III IV V

Azufre 2,00 g 4,00 g 8,00 g 12,00 g 16,00 g

Sulfuro de Hierro (III) 5,50 g 11,00 g 22,00 g 33,00 g 44,00 g

Establece la relación que guardan las cantidades de hierro y azufre que se. combinan en cada experimento.

Fórmula molecular A continuación se le presentan dos ejercicios modelos para resolver este tipo de ejercicios. a) Un compuesto contiene 74,87 % de carbono y 25,13 % de hidrógeno. La sustancia es un compuesto gaseoso cuyo peso molecular aproximado es 16. Hallar la fórmula del compuesto. Se divide estos tantos por ciento expresados en gramos por los pesos atórnico de los respectivos elementos, con lo que se obtiene el número de átomos de carbono y de hidrógeno existentes en 100 g de sustancia. Esto es, _____ 74,87 g de C

=

6,434 átomos gramo C

12,01 g C/ masa atómica del C 25,13 g de H = 24,93 átomos gramo H 47068 g H/ masa atómica. H En 100 g del compuesto hay 6,234 átomos de carbono y 24,93 átomos de hidrógeno. Por tanto, en este compuesto los átomos de carbono y de hidrógeno están en la relación 6,234 a 24,93, y puesto que en su molécula hay números enteros de átomos de estos elementos, dicha relación en números enteros es igual a 6,234 átomos C =1 átomo C a 24,93 átomos H = 4 átomos H 6,234 6,234

En la molécula de este compuesto habrá 4 átomos de hidrógeno por cada átomo de carbono, y su fórmula podrá ser, por consiguiente, CH4, C2H8 , C1H11, etc. Puesto que los pesos fórmulas respectivos son: CH4 = 16,042; C1H8 = 2x 16,042; = 32,084; etc., o sea, 16,042 ó un múltiplo de este valor, y el peso molecular aproximado es 16, la fórmula de este compuesto, el metano, será CH4. b) La fórmula del agua es H2O. Hallar la composición centesimal del agua. Como en una molécula de agua hay 2 átomos de Hidrógeno y 1 átomos de oxígeno en 1 mol de agua cuyo peso es de 18 g, existirán 2x1= 2 g de Hidrógeno y 16 g de oxígeno, Por consiguiente: 2g de H x 100 = 11,19% de H y 16 g de O x 100 = 88,81% de O 18 g de agua 18 g de agua

Problemas para resolver 1. Hallar la composición centesimal de los compuestos: a) bromuro potásico, KBr; b) sulfato amónico, (NH4)2S04; e) fosfato cálcico, Ca3(PO4)2 d) permanganato potásico, KMnO4. Res. a) 32,85 % K; 67,15 % Br b) 21,20% N; 6,10 %; H; 24,26% 8; 48,43% O c) 38,75% Ca; 19,97% P; 41,27% O d) 24,74% K; 34,76% Mn; 40,49% O 2. Calcular el tanto por ciento de cobre existente en los compuestos: a) óxido cuproso, Cu3O; b) cloruro cuproso, CuCl; o) sulfuro cúprico, CuS; d) sulfato cúprico pentahídratado, CuSO4 5 H2O. Res. a) 88,85 % Cu b)64,20% Cu c) 66,46% Cu d) 25,45% Cu 3. Al analizar una sal de níquel se encuentra que en 2,841 g de la misma hay 1,507 g de metal. La sal podía ser NiCl2 NiBr2, Ni(CN)2 y NiSO4. ¿Cuál fué el compuesto analizado? Res. Ni(CN)2 4. Calcular el tanto por ciento de agua de cristalización existente en los compuestos: a) CaCl2.6 H2O; b) Na 2S04 10 H2O; c) KAl(S04)2 12 H2O; d) (COOH)2 2H20. Res.

A) 49,35% de H2O. B) 55,90 5 de H2O C) 45,57 % de H2O D) 28,58 % de H2O 5. Un óxido de manganeso contiene 63,19% de metal. Hallar la fórmula empírica de este óxido. Res. MnO2

6 Al calentar 9,476 g de bórax, un hidrato del tetraborato disódico, Na2B4O7, se eliminan 4,475 g de agua. Hallar la fórmula del bórax Res. Na,B407 10 H,O 7. Se calientan 1,256 g de un cloruro de platino y queda un residuo de 0,7275 g de platino. Hallar la fórmula de este cloruro de platino . Res. PtCl 4 8.El cloruro cúprico, CuCl2, se combina con el amoníaco, NH3 para formar un amoniacato, compuesto de adición de una sal con el amoníaco, análogo a un hidrato. 3,617 g de CuCI 2 se combinan con 2,748 g de NH 3. Hallar la fórmula del compuesto obtenido. Res. CuCl 2 . 6 NH 3 9 Determina la masa mol molecular de los siguientes compuestos. a) K2 0 b) Ca(0H)2 C) A12 (S04)3 d) Fe3(P04)2 C) Mg 3(P04)3 O Ni3 (PO4)2 g) Zn3(B03)2 h) Ni 2(S04)3 i) K2 Cr2 07 j) Ba(N03)2 10 Determina la fórmula empírica de cada uno de los siguientes compuestos: a) N = .36,84%. 0 = 63,15% b) H = 3,22% C=19,35% 0=77,41% c) K = 52,34% Cl = 47,65% d) Al = 23,07% C = 15,38% O =61,53% e) H = 2,43% S= 39,02% O = 58,53% f) Na = 17,55% Cr = 39,69% O = 42,74% g) K = 44,82% S = 18,39% O = 36,78% h) Na = 27,38% H = 1,19% C = 14,28% O = 57,14% i) S=40% 0=60% j) N = 28,18% H = 8,05% P = 20,80% O = 42,95%

Al 27

C 12

Cl 35,5

Cr 52

H 1

Masas atómicas K N 39 14

Na 23

O 16

P 31

S 32

11 Resuelve los siguientes problemas: a) Un químico, al analizar unos cristales de color morado, determinó que contenían 24,74 % de K'; 34,76 % de Mn y 40,50 % de oxígeno. Determina la fórmula empírica del compuesto. b) ¿Cuál será la fórmula empírica de un compuesto que tiene la siguiente composición centesimal: H=3,06%; P=31,63%; 0=65,30%? c) Halla la fórmula empírica de un compuesto cuya composición centesimal es la siguiente: H=1,58%; N=22,22%; 0=76,19% d) ¿Cuál será la fórmula molecular de un compuesto orgánico de masa molecular 30g, si su composición centesimal es C=8O%, H=20% e) Determina la fórmula empírica; y molecular de un compuesto de masa molecular 88g, si su composición centesimal es C=54,54%; H= 9,09; 0=36,36% f) ¿Cuál es la fórmula empírica de un compuesto cuya composición centesimal es: N=25,92% y 0=74,07%

g) Halla la formula empírica de un Na=27,05%; N=16,47% y 0=56,47%

compuesto cuya composición centesimal ese

h) Determina la fórmula empírica de un compuesto cuya composición centesimal es AI = 15178%; S=28,07%; O=56,14% i) Halla la fórmula empírica de un compuesto cuya composición centesimal es K =39,85%; 0=28,97%; 0=39,18% j) Cálcula la fórmula de un compuesto cuya composición centesimal es: S=46,15% y Fe =56,85% k) Determina la fórmula molecular de un compuesto cuya composición centesimal es: C=85,62%; H=14,38% y cuya masa molecular es 28 gr/mol. l) Un compuesto químico posee la siguiente composición centesimal 39,81% de K; 13,86% de N y 47,52% de 0. Determina su fórmula empírica. m) Un compuesto está constituido por 26,57% de K; 35;36% de Cr y 38,07% de 0. Determina su fórmula molecular n) Un compuesto químico está constituido por 10,7% dé N; 36,8% de 0 y 52,5% de Ba. Determina su fórmula empírica. o) Un sustancia está compuesta de 20% de fósforo, 41,29% de oxígeno y 38,71% de calcio. Determina su fórmula empírica.

p) L.M.Z.R / 99