Ley de conservación de la masa o ley de Lavoisier Ley de las proporciones definidas o ley de Proust


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1 REPASO DE QUÍMICA 1

2 Leyes ponderales-1 Ley de conservación de la masa o ley de Lavoisier: En toda reacción química, en un sistema cerrado, la masa de todas las sustancias existentes se conserva. Ley de las proporciones definidas o ley de Proust: Cuando se combinan dos o más elementos para formar un determinado compuesto lo hacen siempre en una proporción fija. 2

3 En la reacción del cobre con el azufre para originar sulfuro cúprico, mediante: Cu S CuS resulta que 4,00 g de Cu reaccionan con 2,02 g de S y producen 6,02 g de CuS. Si ahora hacemos reaccionar 6 g de Cu con 5 g de S Qué cantidad habrá de cada sustancia después de la reacción? Cu S CuS inicial 6 5 m g reaccionan ,03 9,03 m 1,97 9,03 11g 3

4 Cuando 3,06 g de hidrógeno reaccionaron con un exceso de oxígeno, se formaron 27,35 g de agua. En un segundo experimento, se descompuso una muestra de agua por electrólisis, produciéndose 1,45 g de hidrógeno y 11,51 g de oxígeno, son consistentes estos datos con la ley de la composición constante? Justifica la respuesta. En el primer caso la relación entre la masa de O y la masa de H es: 27,35 3, 06 go 3,06 gh 7,94 En el segundo caso la relación entre la masa del O y las del H es: 11,51 go 1,45 gh 7,94 y los datos son coherentes con la ley de las proporciones definidas. 4

5 Leyes ponderales-2 Ley de las proporciones múltiples o ley de Dalton: Cuando dos elementos se combinan de forma distinta para dar distintos compuestos, las cantidades de uno de ellos que se combinan con una cantidad fija del otro están en relación de números enteros y sencillos. Ley de las proporciones recíprocas o ley de Richter: Cuando varios elementos se combinan con una cantidad fija de un tercero, las cantidades de estos son las mismas, múltiplos o submúltiplos que cuando se combinan entre si. 5

6 El nitrógeno forme un compuesto con el oxigeno que consiste en 0,681 g de N que se combinan con 0,788 g de O. En otro 0,560 g de N se combinan con 1,28 g de O. Demuestra como estos datos prueban la ley de proporciones múltiples. La cantidad de O que se combina con 1 g de N en el primer caso es: 0,788 go 0,681 gn 1,157 En el segundo caso la relación entre la masa del O y las del H es: 1,28 0,56 go gn 2,286 y la relación en el segundo caso es el doble (doble cantidad de O) que la primera. 6

7 En las reacciones de una misma cantidad de Hidrógeno (1 gramo) con dos elementos distintos, observamos las cantidades de combinación: 3H N 2NH 1 g H se combinan con 4,66 g N H O 2H O 1 g H se combinan con 8 g O Cuando se combinan ahora el nitrógeno con el oxígeno lo hacen en la siguiente proporción: N O 2NO 28 g N se combinan con 32 g O Comprueba que se cumple la lay de las proporciones múltiples La cantidad de O 2 y N 2 que se combinan con 1 g de H están en una 8 32 relación de y cuando se combinan entre sí la proporción es:. 4,66 28 Comprobamos que ambas cantidades guardan una relación sencilla: 8 4,

8 Leyes volumétricas Ley de los volúmenes de combinación o ley de Gay-Lussac: En cualquier reacción química los volúmenes de todas las substancias gaseosas que intervienen en la misma, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, están en una relación de números enteros sencillos. Hipótesis de Avogadro: Volúmens iguales de gases cualesquiera en las mismas condiciones de P y T contienen el mísmo número de moléculas (moles). 8

9 En la reacción química de formación del agua a partir de sus elementos se observa que 1 L de O 2 reacciona con 2 L de H 2 para formar 2 L de vapor de agua. O 2H 2H O L 2 L 2 L Se observa que los volúmenes de los gases que reaccionan y se forman, en las mismas condiciones, mantienen una relación numérica sencilla. Esta relación coincide con el número de moléculas (moles) de las sustancias gaseosas que reaccionan y que se forman durante el proceso. Y esta observación experimental nos lleva a la conclusión de que todas las moléculas en las mismas condiciones ocupan lo mismo. Volúmenes iguales de cualquier gas tienen el mismo número de moléculas (Hipótesis de Avogadro). 9

10 El concepto de Mol Es la cantidad de sustancia que tiene un número de Avogadro de partículas. La masa de un mol es equivalente a la masa molecular expresada en gramos (masa molar). El volumen que ocupa un mol de un gas, en condiciones normales, es 22,4 L (molumen molar). 10

11 Composición centesimal Determinar la composición centesimal del ácido nítrico HNO 3 1gH % H 100 1,587 % 63 g HNO 14 gn % N , 223 % 63 g HNO 48 go % O ,19 % 63 g HNO H O N 11

12 Fórmula empírica Un hidrocarburo contiene un 85,63 % de C y 14,37 % de H. Si su masa molecular es 28, determina su fórmula empírica. elemento en100 g moles C H 85, 63 7,136 85, 63 7, ,136 14,37 14,37 14,37 14, ,136 Fórmula molecular CH de peso fórmula 14 la molécula será un múltiplo de la fórmula C 2 moles enteros H

13 Leyes de los Gases-1 Ley de Boyle-Mariotte: A temperatura constante, el volumen que ocupa un gas es inversamente proporcional a la presión. P V cte ó P V P V

14 Leyes de los Gases-2 Ley de Charles: A presión constante, el volumen que ocupa un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta. V V V cte ó T T T

15 Leyes de los Gases-3 Ley de Gay-Lussac: A volumen constante, la presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta. P P P cte ó T T T

16 Leyes de los Gases-4 Ley de estado de los gases, que combina las tres leyes anteriores y nos indica la relación entre las variables de estafo de un gas, P, V y T. PV P V P V cte ó T T T La constante solo depende de la cantidad de gas, del número de moles de gas y se puede poner: P V nrt donde R 0,082 atm L K mol 16

17 Leyes de los Gases-5 La ley de las presiones parciales o ley de Dalton: La presión de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales que ejercería cada uno de ellos si cada gas ocupase todo el volumen del recipiente. P P P P T A B C... P P A A T 17

18 Una cierta cantidad de gas ocupa 25 L y tiene una densidad de 1,25 g/l a 20 ºC y 2 atm. Cuál será su densidad a 0º y 1 atm? La masa de gas no va a variar y es: m V m 25 1,25 m 31,25 g 1 1 Si cambian las condicones del gas se aplica la ley de los gases. P1 V1 P2 V V2 T T ,59 La densidad en las nuevas condiciones es: m 31, V2 46,59 V 0,67 g/ L L 18

19 Un recipiente contiene 100 L de O 2 a 20 ºC. Calcula la presión del O 2 sabiendo que su masa es de 3,43 kg Qué volumen ocupará este gas en condiciones normales? Aplicamos la ley de los gases ideales: 3430 P V n R T P 100 0, P 25, 75 atm 32 Si cambian las condicones del gas se aplica la ley de estado de los gases: P1 V1 P2 V2 25, V2 T T V L 19

20 Disoluciones-1 Es una mezcla homogénea de varios componentes, el que se encuentra en mayor proporción se llama disolvente y al resto solutos. Disolución saturada es aquella que no admite más soluto en disolución. Solubilidad es la concentración de una disolución saturada. Concentración de una disolución es la cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de disolución. 20

21 Disoluciones-2 Formas de expresar la concentración de una disolución. Porcentaje en masa m m soluto disolución 100 Vsoluto Porcentaje en volumen 100 V disolución Masa de soluto por volumen de disolución (g/l) V m soluto disolución g en L 21

22 Disoluciones-3 Molaridad: moles de soluto por litro de disolución M n V ( L ) soluto disolución Molalidad: Moles de soluto por kg de disolvente Normalidad: Número de equivalentes de soluto por litro de disolución Fracción molar: moles de cada componente partido por el número de moles totales. m N n m ( kg ) n V ( L ) soluto disolvente soluto disolución n x x x i i s d nt 1 22

23 Equivalente químico Se llama equivalente químico de un elemento a la cantidad de este que se combina, sustituye o reemplaza a un átomo de Hidrógeno. Para calcular el equivalente químico de un elemento se divide su masa atómica por su valencia. Eq.de oxígeno= 16 / 2 = 8 ; de la misma manera se puede calcular el equivalente de un compuesto: eq. del ácido sulfúrico = 98/2 = La valencia de un ácido base es el número de H + u OH - que libera en el proceso. - La valencia en un proceso redox es el número de electrones ganados o cedidos en el proceso. Patómico Pmolecular Peq ó Peq neq n val val val 23

24 Se disuelven en agua 30,5 g de cloruro de amonio NH 4 Cl, hasta obtener 0,5 L de disolución. La densidad de la disolución es de 1027,6 kg/m 3. Calcula: a) La concentración de la disolcuión en porcentaje en masa. b) La molaridad. c) La molalidad. d) Las fracciones molares de soluto y disolvente. 24

25 msoluto 30,5 a) % en masa 100 % en masa 100 m 500 1,0276 % en masa de NH Cl 5,94% b) molaridad M NH Cl c) molalidad m M NH Cl 4 disolución 4 nsoluto 30,5/ 53,5 MNH Cl V( L) 0, ,14 M ( mol / L) m NH Cl 1,18 m( mol / kg) d) Fracción molar de soluto x 0,02 Fracción molar de disolvente x NH Cl NH Cl NH Cl 4 0,98 disolución nsoluto m 4 m( kg) disolvente x NH Cl x 4 4 HO 2 n n n soluto totales NH Cl disolvente totales x 30,5/ 53,5 0,5138 0, 0305 NH Cl x HO n 2 30,5/ 53,5 30,5/ 53,5 483,3/18 483,3/18 30,5/ 53,5 483,3/18 25

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