FORMULAS QUIMICAS
INTRODUCCIÓN
Cada elemento de la tabla periódica cuanta con su propia símbolo químico y cada compuesto tiene su escritura a través de ellas, cuando vemos una formula nos menciona el compuesto que elementos en la constituyen y la cantidad de átomos que contiene. En si la fórmula química es una representación simbólica de la molécula o unidad estructural de una sustancia en la que se indica la cantidad o proporción de átomos que intervienen en el compuesto. En este laboratorio vamos a establecer lo mencionado anteriormente con respecto a las relaciones en el uso del porcentaje de la cantidad utilizada de dichos elementos que forman un compuesto y su masa molecular para determinar su fórmula más simple o empírica y con el objetivo igual para este modo obtener su fórmula verdadera o molecular.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
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Cada elemento tiene un símbolo químico y cada compuesto tiene su propia fórmula química. Una fórmula nos dice dos cosas importantes acerca de un compuesto: que elementos lo forman y cuántos átomos hay en una molécula o en una unidad formula del compuesto. Por ejemplo: la fórmula para la sal de cocina (sal común) es NaCl, donde Na es el símbolo para el sodio y Cl es el símbolo para el cloro : una fórmula unitaria de NaCl tiene u total de 2 átomos; uno de los átomos es de sodio(Na) y el otro átomo es de cloro (Cl). A veces en un compuesto el símbolo del elemento tiene un número pequeño escrito cercano a él (un subíndice). Este número nos dice el número de átomos que hay de ese elemento en dicho compuesto. Por ejemplo: la fórmula de agua es H 2O. Esto significa que en dicho compuesto hay 2 átomos de hidrogeno y un átomo de oxígeno. En total una molécula de agua tiene tres átomos presentes. Con frecuencia, para escribir la composición de los elementos se emplea el porcentaje (%) de composición. Este representa las partes en masa de cada elemento por cada 100 partes en masa del compuesto. Cuando se conoce la fórmula de un compuesto, se puede expresar en forma de % en masa la composición de éste. Una vez que se ha determinado experimentalmente la composición de una sustancia, los datos obtenidos y las masas moleculares pueden utilizarse para calcular la relación más simple de átomos n el compuesto y, por consiguiente, la fórmula más simple o empírica. La fórmula empírica de un compuesto indica e número relativo de átomos de los dichos elementos presentes. También da el número relativo de moles de átomos de los siguientes elementos. La fórmula que expresa la relación real del átomo de cada elemento en el compuesto se conoce como fórmula verdadera o fórmula molecular. La masa molar de un compuesto es la masa de la fórmula verdadera. El agua, algunas veces se encuentra formando parte de algunos compuestos llamados hidratos. Estos compuestos contienen el número específico de moles de agua por mol del compuesto. El agua incluida en los hidratos se llama agua de hidratación y es posible eliminarla por calentamiento, lo cual produce agua y el compuesto anhidro. Ejemplo:
MgSO47H2O
Hidrato cristalino
MgSO4
+
compuesto anhidro
7 H2O
agua de hidratación
Se puede determinar el porcentaje en masa y las moles de agua en el hidrato calentando una cantidad conocida del hidrato y determinado por diferencia de masa del sólido anhidro.
OBJETIVOS
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1. Conocer a través de las formulas, las composiciones de cada compuesto. 2. determinar el porcentaje de agua y la fórmula de un hidrato cristalino a partir de su descomposición térmica. 3. Resaltar la utilidad e importancia de la fórmula química. 4. Deducir la fórmula empírica de un compuesto binario conociendo los gramos de cada elemento presente en una cantidad del compuesto a partir de su síntesis.
SINTESIS DEL INFORME
En este laboratorio para determinar la formula empírica y molecular utilizamos la cinta de magnesio y el sulfato de cobre hidratado. Con el primero realizamos el procedimiento de la síntesis de un compuesto binario en el cual obteníamos los datos necesarios para obtener su fórmula empírica, y con el segundo compuesto realizamos el procedimiento de la descomposición térmica de un hidrato cristalino para poder determinar el porcentaje en masa y las moles de agua del hidrato calentando una cantidad conocida del hidrato y determinando por diferencia la masa del sólido anhidro.
Magnesio en reacción
FÓRMULAS QUÍMICAS
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MATERIALES:
Crisol con tapa Trípode Tenaza de bronce Papel lija Triángulo de arcilla Mechero bunsen Mortero y pistilo
REACTIVOS:
Cinta de magnesio (Mg) Sulfato de cobre hidratado (CuSO4 .× H2O)
LECTURAS RECOMENDADAS 1. CHANG, R 1999 QUÍMICA 6taEdición. Editorial MCGRAW- HILL, PÁG.,50, 80-83 2. Brown, TL., Lemay, H. E Y Busten, B, E 1998 QUÍMICA LA CIENCIA CENTRAL. 7ta Edición, Prentice Hall Hispanoamericana, S.A. PAG 81.
PROCEDIMIENTO 1 PARTE: SÍNTESIS DE UN COMPUESTO BINARIO.
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1. Obtenga de su profesor un crisol con tapa. Caliéntelo fuertemente por 3 ó 4 minutos y luego déjelo enfriar dentro de un desecador a temperatura ambiente. Determine su masa y anote en la tabla # 1 2. tome un trozo de cinta de magnesio de 10 cm de longitud y límpielo con papal lija; luego enróllelo y colóquelo en el fondo del crisol. Determine la masa del sistema (el crisol con su tapa y la cinta de magnesio). Anote en la tabla #1.
3. coloque en el sistema sobre un triángulo y este sobre un trípode. Con la tapa puesta, caliente suavemente el crisol con la llama oxidante por uno 5 minutos. Evite la formación de hollín en las paredes del crisol. De vez en cuando destape el crisol para que entre el aire, cuidado que no salgan los humos al exterior. 4. cuando observe que el magnesio ha dejado de arder (no sale humo al destapar el crisol), utilice un atenaza y quite la tapa, caliente fuertemente debajo del crisol durante 20 minutos. 5. apague el mechero y deje enfriar el crisol dentro de un desecador hasta temperatura ambiente. 6. pese nuevamente el sistema (crisol con su tapa y el producto) anote en la tabla # 1.
REULTADOS
1 PARTE: SINTESI DE UN COMPUESTO BINARIO
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TABLA #1 1.
Masa del crisol con tapa
30.87 g
2.
Masa del crisol con tapa mas la cinta de magnesio
30.98 g
3.
Masa del crisol con tapa más el producto
31.09 g
CALCULOS 1 PARTE: SINTESIS DE UN COMPUESTO BINARIO
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1.
Masa de magnesio
0.11 g
2.
Masa del producto
0.19 g
3.
Masa del oxigeno combinado
0.08 g
4.
Moles de magnesio que reaccionaron
0.005
5.
Moles de oxigeno que reaccionaron
0.005
6.
Fórmula empírica del compuesto
MgO
Mol de Mg=
0.11 g = 0.005 24.31 g/mol
Mol de O= 0.08 g = 0.005 16.00 G / mol
Mg= 0.005 = 1 0.005 O = 0.005 = 1 0.005
PROCEDIMIENTO 11 PARTE: DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA DE UN HIDRATO CRISATALINO
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1. Caliente fuertemente un crisol con su tapa por2 ó 3 minutos. Déjelo enfriar dentro de un desecador a temperatura ambiente y determine su masa. Anote los resultados en la tabla # 2. 2. con la sulfato de 1.0 a 1.3 g pulverizado.
ayuda de un mortero y pistilo pulverice cobre hidratado. Agregue al crisol entre de sulfato de cobre hidratado
3. coloque en un trípode.
el crisol sobre el triángulo y este sobre Caliéntelo durante 30 minutos.
4. observe el calentando 5
cambio de color de la sal. Continúe adicionales. Cuando termina la deshidratación (el sulfato de cobre ha color y no hay mas cambios aparentes) mechero y deje enfriar el crisol dentro desecador hasta temperatura ambiente.
cambiado de retire el de un
5. pese el crisol con su tapa más la sal anhídrida y anote en la tabla #2.
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RESULTADOS II PARTE: DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA DE UN HIDRATO CRISTALINO TABLA # 2 1.
Masa del crisol con tapa
26.56 g
2.
Masa del crisol más la sal hidratada
27.86 g
3.
Masa de crisol más el sólido anhidro
27.34 g
CALCULOS II PARTE: DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA DE UN HIDRATO CRISTALINO 1.
Masa de la sal hidratada
1.30g
2.
Masa del sólido anhidro
0.78 g
3.
Masa de agua
0.52 g
4.
% de agua experimental
2.89
5.
% de sólido anhidro
0.49
6.
Moles de agua
0.03
7.
Moles de sólido anhidro
0.005
8.
Fórmula de la sal hidratada
CuSO4X 6H2O
1.( masa del crisol) – (el crisol + la sal) = 1.30g
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2.( crisol) – (crisol + solido anhidro) = 0.78 g 3. (crisol + sal hidratada) – (crisol + sólido anhidro) = 0.52 g 4. %H2O=
0.52 g x 100 = 2.89 % 18.02 g/ mol
5. % sólido anhidro= 0.78 g x 100 = 0.49 % 159.6 g / mol 6. 0.52 g de H2O (1 mol de agua )= 0.03 mol de agua 18.02 g 7. 0.78 g de CuSO4 (1mol de CuSO4 )= 0.005 mol de CuSO4 159.06 g 8. mol de H2O = 0.03 = 6 0.005 Mol de CuSO4= 0.005 = 1 0.005 FORMULA DE LA SAL HIDRATADA: CuSO4 X 6 H2O
CUESTIONARIO 1. ¿POR QUÉ SE CALIENTA EL CRISOL AL INICIO DE LAS OPERACIONES?
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El crisol tiende en absorber humedad e donde se encuentre, y es conveniente calentarlo para eliminar la humedad alguna sustancia liquida como agua. Evitando a que nos de datos incorrectos. 2. ¿POR QUÉ SE DEBE PESAR EL CRISOL A TEMPERATURA AMBIENTE? A temperatura ambiente por que la masa se expande con el calor y se contrae con el frio, si es pesada después de su calentamiento es posible que su masa sea mayor de lo normal y nos proporcionaría datos erróneos. 3. COMPARE SUS RESULTADOS CON SUS COMPAÑEROS Y DISCÚTALOS 4. CUALES CREE USTED SON LAS FUENTES DE ERRORES EN ESTA EXPERIENCIA.
Utilizar la llama reductora y formar hollín Utilizar el crisol sin calentarlo y cometer errores en la medición No destapar el crisol cuando sea necesario para la entrada de oxígeno.
5. QUE COLORES PRESENTAN EL HIDRATO Y EL RESIDUO ANHIDRO El color que lo representa es una tonalidad gris. 6. IDENTIFIQUE LAS POSIBLES FUENTES DE ERRORES EXPERIMENTALES
Realizar malas medidas de peso y cálculo en los compuestos formados.} Usar el crisol sin calentarlo y de esta manera no eliminar la humedad presente en el crisol, por lo tanto, cometer errores en la medición
PROBLEMAS 1. Determina la composición porcentual en masa del amoniaco (NH 3)
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N=
14.01 g/mol
H=
3.03 g/mol 17.04 g / mol
% N= 14.01 / 17.04 X100 % H= 3.03 /17.04 X 100
= 82% = 18% 100%
2. ¿cuál es la fórmula empírica de un compuesto que tiene la siguiente composición: 2.1% de H; 65.3% de O; 32.6 % de S?
Moles de H= 2.1g /1.01 g/ mol= 2.07 Moles de O= 65.3g / 16.00 g / mol=4.08 Moles de S= 32.6g / 32.06 g/ mol= 1.02
H= 2.07/ 1.02 = 2 O= 4.08 / 1.02 = 4 S= 1.02 / 1.02 = 1
Fórmula empírica= H2S O4
3. Al calentar 5.00 g de CdCl2 X H2O disminuye la masa a 4,719 g. calcule la masa y las moles de agua y describe la fórmula del compuesto hidratado.
5.00 g - 4.719 g = 0.281 g de agua 1 mol de CdCl2= 4.719 g/ 183.3 g/ mol= 0.026 mol 1 mol de H2O= 0.281 g/ 18.02 g/ mol= 0.016 mol
CdCl2 = 0.026 mol / 0.016= 2 H2O= 0.016 mol/ 0.016= 1 Fórmula del compuesto hidratado: 2CdCl2 X H2O
CONCLUSIÓN
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Dado como conclusión las formulas químicas también puede darnos información adicional como la manera en que se unen dichos átomos mediante enlaces químicos e incluso su distribución en el espacio. Para nombrarlas, se emplean las reglas de la nomenclatura química. Existen varios tipos de fórmulas químicas En este laboratorio se ha logrado comprobar que elementos forman un compuesto y en qué proporción usando sus propiedades y características para determinar su fórmula empírica que indica cuáles elementos están presentes y la proporción mínima, en números enteros, entre sus átomos. Y La fórmula molecular indica el número y tipo específico de átomos combinados en cada molécula de un compuesto. La fórmula empírica muestra la relación más sencilla de los átomos que forman una molécula.
WEBBIBLIOGRAFÍA 13
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1. http://www.formulacionquimica.com/ G.M derecho de autor UNC
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