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CAPÍTULO 3

TALLER

DE QUÍMICA

PARA LAS CARRERAS DE

INGENIERÍA

2020

1

2

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2

LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

METALES

NO METALES

CAPÍTULO 3: CANTIDADES QUÍMICAS

3

4

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3

10 Å

1 Å (Angstrom) = 0,00000001 cm


ÁTOMOS: FORMA, TAMAÑO Y MASA

Masas de los átomos: fuera del rango de medición de una balanza

10 Å


Hipótesis de Avogadro

Amedeo Avogadro(1776-1856)

1811: “Volúmenes iguales de gases diferentes, a la

misma presión y temperatura, contienen el mismo

número de moléculas.”

masa de 1 L de Ne = 0,83 g

masa de 1 L de He = 0,16 gA presión normal

y 25 ºC

Balón para pesar gases

5

6

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10 Å


Hipótesis de Avogadro

Amedeo Avogadro(1776-1856)

1811: “Volúmenes iguales de gases diferentes, a la

misma presión y temperatura, contienen el mismo

número de moléculas.”

masa de 1 L de Ne = 0,83 g

masa de 1 L de He = 0,16 gA presión normal

y 25 ºC

masa de N átomos Ne masa de N átomos He

=N masa de 1 átomo HeN masa de 1 átomo Ne 0,83 g

0,16 g= 5,2

masa de 1 átomo Hemasa de 1 átomo Ne

=

= 5,2 masa atómica relativa (MAR) del Ne respecto del He

Adimensional (no tiene unidades)

N átomos Ne

N átomos He


Usemos una “balanza mental”para comparar masas

H C Mg

masas atómicas: m(H) m(C) m(Mg)

7

8

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1 átomo


H C Mg

m(H) m(C) m(Mg)masas atómicas:



H C Mg

m(H) m(C) m(Mg)

1 átomo

masas atómicas:

9

10

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6


1 átomo


H C Mg


1 átomo 12 átomos


m(C) = 12 m(H) = 12m(C)m(H)


H C Mg

m(H) m(C) m(Mg)

masas atómicas:

11

12

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7



H C Mg




H C Mg

m(H) m(C) m(Mg)

1 átomo

masas atómicas:

13

14

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8



H C Mg

m(H) m(C) m(Mg)

1 átomo

masas atómicas:



H C Mg

m(H) m(C) m(Mg)

1 átomo

masas atómicas:

15

16

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9



H C Mg

m(H) m(C) m(Mg)

1 átomo 2 átomos

m(Mg) = 2 m(C) = 2m(Mg)m(C)

masas atómicas:



H C Mg

m(H) m(C) m(Mg)

1 átomo 2 átomos

m(Mg) = 2 m(C) = 24m(Mg)m(H)

masas atómicas:

= 24 m(H)

Las masas atómicas relativas (MAR) se calculan respecto del H

MAR(C) = 12 MAR(Mg) = 24 MAR(H) = 1

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¿Que es esto de la masa relativa?

MASA ATÓMICA, MASA MOLECULAR Y MOL


Veamos con un ejemplo como sería el concepto de masa relativa


Quiero conocer el peso de mi nueva bolsa de dormir (verificar si pesa lo que dice

el fabricante), la balanza de cocina se quedó sin pilas y son las 22 pm. Decido

entonces buscar una forma casera de hacer una balanza, busco en you tube y

fabrico mi propia balanza de brazos casera:


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Comienzo a pesar con ella….

Pongo la bolsa de dormir en uno de

los brazosY zas!!...




Entonces busco con que equilibrar, para eso, los

platillos de los brazos tienen que estar otra vez

alineados a la misma altura, y así conoceré el peso

de mi bolsa de dormir…

Ahora con que equilibro????

Busco, busco, busco y encuentro…

que tengo naranjasss!!


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Empiezo con 1 naranja…

Y zas!!... veo que los

platos de los platillos

tienen a igualarse




Pongo otra naranja…

Y zas!!... veo que los platos de

los platillos tienen a igualarse

más aún


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Pongo otra naranja más…Y zas!!... veo que los platos de

los platillos se igualaron




Entonces ahora digo que el peso de mi bolsa de dormir es de 3

naranjas, también lo puedo expresar como que el peso relativo de mi

bolsa de dormir es 3, relativo a las naranjas, que es lo que estuve

usando.

Porque?...

Y porque en peso, mi bolsa de dormir equivale a 3 naranjas


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14



Entonces puedo decir… que el peso relativo de mi bolsa de dormir

respecto de una naranja es 3

Y de acá puedo despejar el peso de mi bolsa de dormir:



Algunas masas atómicas relativas(redondeadas a números enteros)

Elemento MAR

H 1

He 4

B 11

C 12

N 14

O 16

F 19

S 32

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MASAS MOLECULARES RELATIVAS (MMR)

16 átomos H

MAR(O) = 16

m(O) = 16 m(H)= 16m(O)m(H)

1 átomo O

H O


18 átomos H

MAR(O) = 16

m(O) = 16 m(H)= 16m(O)m(H)

1 molécula H2O

m(H2O) = 18 m(H) = 18m(H2O)

m(H)

H O

= MMR (H2O)= 2 MAR(H) + MAR(O)

MMR (H2SO4)

MMR (O2)

MMR (H2) = 2 MAR(H) = 2

= 2 MAR(O) = 32

= 2 MAR(H) + MAR(S) + 4 MAR(O) = 98

MASAS MOLECULARES RELATIVAS (MMR)

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¿Cuántos átomos de carbono habrá en la mina de un lápiz?

¿Cuántos átomos de hierro habrá en un clavo?

¿Cuántas moléculas habrá en una botella de agua mineral?

Son números enormemente grandes


RELACIÓN ENTRE MASAS Y NÚMERO DE ÁTOMOS O MOLÉCULAS

MgC

1 átomo 1 átomo

MAR = 24MAR = 12

31

32

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Mg

C

1 átomo 1 átomo

mMg = 2mCmC

MAR = 24MAR = 12


Mg

C

2 átomos 2 átomos

mMg = 2mCmC

MAR = 24MAR = 12


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Mg

C

2000 átomos 2000 átomos

mMg = 2mCmC

MAR = 24MAR = 12



Mg

C

N átomos N átomos

mMg = 2mCmC

Si N es tal que mC = 12 g mMg = 2mC = 24 g

MAR = 24MAR = 12

12 g de C contienen el mismo número N de átomos que 24 g de Mg

N = 6,022 1023 (número de Avogadro)


Mol =

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Mg

C

MAR = 24MAR = 12




Mol =


MAR = 24MAR = 12



12 g de C contienen 1 mol de átomos de C

24 g de Mg contienen 1 mol de átomos de Mg


Mol =

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12 g de C contienen 1 mol de átomos de C

24 g de Mg contienen 1 mol de átomos de Mg

6,022 1023

= 1 decena10

= 1 docena12

= 1 centena100

= 1 gruesa144

= 1 mol

El mol es un número



1 mol de átomosMAR(H) = 1 1 g de hidrógeno

1 mol de átomosMAR(O) = 16 16 g de oxígeno

1 mol de átomosMAR(Fe) = 56 56 g de hierro

¿Masa de un mol de átomos de Cs?

¿Masa de un mol de átomos de Br?

= 133 g

= 80 g

MAR= 133

MAR= 80


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De igual manera

1 mol de átomosMAR(H) = 1

1 mol de átomosMAR(O) = 16

1 mol de átomosMAR(Fe) = 56

1 mol de moléculasMMR(O2) = 32 32 g de oxígeno

1 mol de moléculasMMR(H2O) = 18 18 g de agua

1 mol de moléculasMMR(NH3) = 17 17 g de amoníaco

1 g de hidrógeno

16 g de oxígeno

56 g de hierro


1 mol = 6,022 1023

(independientemente de lo que se enumere)


1 mol = 6,022 1023

(independientemente de lo que se enumere)


De igual manera

1 mol de átomos

1 mol de átomos

1 mol de átomos

1 mol de moléculas32 g de oxígeno

1 mol de moléculas18 g de agua

1 mol de moléculas17 g de amoníaco

1 g de hidrógeno

16 g de oxígeno

56 g de hierro

Masas molares (M)

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¿Cuán grande es el número 6,022 1023?

= 602 200 000 000 000 000 000 000

millón

billón

trillón

seis cientos dos mil trillones

¿Esto da idea del tamaño?

Supongamos tener azulejos de 1 cm de lado

(Cada azulejo tiene un área de 1 cm2).

Veamos diferentes superficies a cubrir con estos azulejos.


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Con 2 103 azulejos se puede cubrir la superficie de una pelota de fútbol


Con 107 azulejos se puede cubrir un campo de fútbol


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Con 1015 azulejos se puede cubrir la provincia de Río Negro


Con 1016 azulejos se puede cubrir la superficie de la República Argentina


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Con 1018 azulejos se puede cubrir la superficie de una esfera del tamaño de la Tierra

Con 1021 azulejos se puede cubrir la superficie de todos los planetas del sistema solar


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Con 1022 azulejos se puede cubrir la superficie de una esfera del tamaño del Sol


Con 1 mol de azulejos se puede cubrir la superficie de 60 esferas, cada una del tamaño del Sol.


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Luego, la edad del universo es:


UNA CURIOSIDAD

Edad del Universo = 13 600 000 000 años

= 4,3 1017 segundos

6,02 1023 segundos = 1 mol de segundos

0,0000007 mol de segundos

¡El universo aún no ha festejado su mol de segundos!

¡Falta que transcurran 20 mil billones de años!


SIMBOLIZACIÓN

= 1 mol H

1 mol de moléculas de hidrógeno

1 mol de átomos de oxígeno

1 mol de átomos de hidrógeno = 1 mol de H

= 1 mol de H2 = 1 mol H2

1 mol O =

1 mol de moléculas de oxígeno 1 mol O2 =

1 mol O2 mol O 2

1 mol O3 mol O 3

x mol O2 mol O 2x

x mol O3 mol O 3x

número = 6,022 1023

?

(1 docena de O2 2 docenas de O)

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¿Cuántos átomos de carbono habrá en la mina de un lápiz?

¿Cuántas moléculas habrá en una botella de agua mineral?

Supongamos que la masa de la mina es 100 mg = 0,1 g

12 g C ----- 1 mol de át.

0,1 g C ----- 0,008 mol de át.

1 mol de át. ----- 6,022 1023 át.

0,008 mol de át . ----- 4,8 1021 át.

¿Cuántos átomos de hierro habrá en un clavo?

Supongamos que la masa del clavo es 3,5 g

56 g Fe ----- 1 mol de át.

3,5 g Fe ----- 0,06 mol de át.

1 mol de át. ----- 6,022 1023 át.

0,06 mol de át . ----- 3,6 1022 át.

Supongamos que la botella es de 500 mL 500 g

18 g H2O ----- 1 mol de moléc. ----- 6,022 1023 moléc

500 g H2O ----- 28 mol de moléc. ------ 1,7 1025 moléc.


RESUMEN

ÁtomoTabla Periódica

MAR MAR g = masa de 1 mol de átomos (M)

6,022 1023

O 16 16 g = M(O)

P 31 31 g = M(P)

contiene1 mol O

contiene1 mol P

Fe 56 56 g = M(Fe)contiene

1 mol Fe

MoléculaTabla Periódica

MMR MMR g = masa de 1 mol de moléculas (M)

6,022 1023

O2 32 32 g = M(O2)

H2O 18 18 g = M(H2O)

contiene1 mol O2

contiene1 mol H2O

N2O3 76 76 g = M(N2O3)contiene

1 mol N2O3

Fórmula molecular

(elemento)

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Calcular las masas de cada elemento contenidas en 250 g de agua

H2O

1

16

MMR = 18

250 g

18 g 1 mol de moléculas

1 molécula H2O 2 átomos H1 átomo O

N moléculas H2O

1 mol de moléculas H2O2 mol de átomos H

1 mol de átomos O

Si N = 1mol

2 g H

16 g O

18 g H2O250 g H2O

28 g H

222 g O

2 N átomos HN átomos O

+

250 g


A trabajar con las actividades de resolución 3!!


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