Composición porcentual
Todos los compuestos que participan en las reacciones y procesos quimicos estan representados mediantes formulas. Estas se determinan expermentalmente empleando el analisis quimico, del cual se obtiene la composicion porcentual de la sustancia.
El primer paso para resolver la fórmula química de una sustancia, es determinar los gramos de cada elemento contenidos en 100 gr del compuesto. El cálculo de los porcentajes en masa de cada elemento de un compuesto se conoce como composición porcentual del compuesto y se determina aplicando los siguientes pasos:
1. Se calcula la masa molecular o de un mol del compuesto.
2. se divide la masa de cada elemento de la fórmula entre la masa molecular y se multiplica cada fracción por cien.
Ejemplo 1: Determinar los porcentajes en pesos de un óxido de cobre, si 20 gr de este contiene 16 gr de cobre.
Solución: Para hallar el oxígeno contenido en el compuesto, se hace una diferencia entre el peso del óxido menos el peso del cobre.
20 gr de óxido de cobre - 16 gr de cobre = 4 gr de oxígeno
La composición porcentual del óxido de cobre es: 80% de Cu y 20% de O.
Ejemplo 2: Calcular los porcentajes en peso del dióxido de carbono CO2, si los pesos atómicos de los elementos del compuestos son:
C = 12u.
O= 16u × 2 = 32u.
El peso molecular del compuesto es igual a 12 + 32 = 44u. Es decir, que una mol de CO2 pesa 44 gramos.
% C = (12 g ÷ 44 g) × 100% = 27,3% C
% O = (32 g ÷ 44 g) × 100% = 72,7% O
La composición porcentual del CO2 es: 27,3% de C y 72,7% de O.
Para comprobar %C + %O = 100 %
27,3% + 72,7% = 100%
Fórmula mínima o empírica
La fórmula mínima se puede establecer a partir de los datos sumunistrados por los porcentajes en pesos o por el número de gramos de los elementos del compuesto.
En cada caso, es necesario determinar la relación del número de moles de átomos de cada elemento del compuesto. Los números que expresan esta relación, aparecen como subíndices.
Ejemplo: El análisis de un compuesto dio el siguiente resultado en composicion porcentual: Hidrógeno 2.06 %, azufre 32.69 % y oxígeno 65.25 %. Determinar la fórmula mínima.
Solución: Se convierte la composición porcentual a gramos. Como la composición porcentual índica el número de gramos de cada elemento por 100 gr del compuesto, entonces en 100 gramos del compuesto analizado tenemos:
2,06 gramos de hidrógeno; 32,69 gramos de azufe y 65,25 gramos de oxígeno.
Se transforma los gramos de cada elemento en moles de atomos.
n = gramos del elemento ÷ peso atómico
n del H = 2,06 g ÷ 1,008 g/mol = 2,04 moles de H
n del S = 32,69 g ÷ 32,06 g/mol = 1,02 moles de S
n del O = 65,25 g ÷ 16 g/mol = 4,08 moles de O
Para determinar el número relativo de moles dividimos cada uno de estos valores por el más pequeño de ellos, para este caso sería 1,02.
# relativo de moles de H = 2,04 ÷ 1,02 = 2
# relativo de moles de S = 1,02 ÷ 1,02 = 1
# relativo de moles de O = 4,08 ÷ 1,02 = 4
Al realizar las divisiones nos queda: H = 2; S = 1; O = 4.
Estos números son subíndices en la fórmula del compuesto. Por consiguiente la fórmula mínima o empírica es H2SO4.
Fórmula molecular
La fórmula molecular de un compuesto se halla a partir de la masa molecular en gramos del compuesto, y la fórmula mínima de este. La fórmula molecular es un multiplo m (m = 1,2,3,...) de la formula mínima. En donde el valor de m es:
m = masa molecular ÷ masa de la fórmula mínima
Fórmula molecular = m × (fórmula mínima)
Ejemplo: ¿Cuál es la fórmula molecular de un compuesto si su fórmula mímina es AlCl3 y su peso molecular es 267 u?
La masa de la fórmula mínima es la suma de los pesos atómicos de cada elemento:
Al = 26,98
Cl = 35,45 × 3
26,98 u + 3 (35,45 u) = 133,33
El multiplo m igual a:
m = 267u ÷ 133,33u = 2
Recuerda que el m debe ser un número entero. Si no lo es, se revisan los calculos nuevamente.
La fórmula molecular = 2(AlCl3) = Al2 Cl6.
PREGUNTA: ¿Cuál es la fórmula mínima de un compuesto que contiene 75.74 gr de As y 31.98 gramos de oxígeno?