01. teora atmico-molecular

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I. TEORA ATMICO-MOLECULAR

1. La materia

2. Clasificacin de la materia

3. Leyes ponderales

4. Teora atmica de Dalton

5. Leyes volumtricas

6. La unidad de cantidad de materia: el mol

2

ndice


2

Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio

1.1. Los cuerpos materiales y sus propiedades

Son propiedades fsicas aquellas que muestran los cuerpos materiales cuando no se altera su composicin

color olor densidad .

Son propiedades qumicas aquellas que nicamente se ponen de manifiesto cuando unas sustancias se transforman en otras

grado de oxidacin facilidad con la que pueda ser atacada por otra sustancia

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1 La materia


La materia se presenta en la naturaleza como sustancias puras o mezclas

2.1. Sustancias puras

Una sustancia pura es cualquier clase de materia que presenta una

composicin y unas propiedades fijas en una porcin cualquiera de la misma

Sustancia simple, o elemento, es

cualquier sustancia pura que no

puede descomponerse en otras

sustancias ms sencillas, ni por

mtodos fsicos ni qumicos.

Un compuesto es cualquier

sustancia pura que est formada por

dos o ms elementos diferentes

combinados siempre en una

proporcin fija y separables por

mtodos qumicos.

4

2 Clasificacin de la materia


3

2.2. Mezclas

Las mezclas son combinaciones de dos o ms sustancias puras, cada una

de las cuales mantiene su propia composicin y propiedades y que pueden

ser separadas mediante procedimientos fsicos

Mezclas homogneas cuando

presenta unas propiedades y una

composicin uniformes en todas sus

porciones. Se denomina tambin

disolucin

Mezcla heterognea cuando los

componentes que la forman estn

fsicamente separados y pueden

observarse a simple vista o con un

microscopio ptico

5



2.3. Obtencin de sustancias puras

Procedimientos para separar mezclas heterogneas

Filtracin

Decantacin

Centrifugacin

6



4

2.3. Obtencin de sustancias puras

Procedimientos para separar mezclas homogneas

Cromatografa Destilacin Cristalizacin

7



Oxgeno

Hidrgeno

2.4. Obtencin de sustancias puras simples

Procedimientos para descomponer sustancias puras compuesto: electrolisis

8



5

2.4. Obtencin de sustancias puras simples

Procedimientos para descomponer sustancias puras compuesto:

descomposicin trmica

+

9



MATERIA

MEZCLAS Propiedades fsicas no definidas

ELEMENTO

SUSTANCIAS PURAS Propiedades fsicas definidas

COMPUESTO HOMOGNEAS

Composicin uniforme

(disoluciones)

HETEROGNEAS Composicin no uniforme

Separacin

fsica

DISPERSIONES

COLOIDALES

Microscopio

ptico

Separacin

qumica

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6

3.1. Ley de la conservacin de la masa o de Lavoisier

En cualquier reaccin qumica que tenga lugar en un sistema cerrado, la

masa total de las sustancias all existentes se conserva. O lo que es lo

mismo, en una reaccin qumica, la masa de los reactivos es la misma que la

masa de los productos.

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3 Leyes ponderales


3.2. Ley de las proporciones definidas o de Proust

Cuando se combinan qumicamente dos o ms elementos para dar un

determinado compuesto, siempre lo hacen en una proporcin fija, con

independencia de sus estado fsico y forma de obtencin

10,0 g Cu 5,06 g S

+

15,06 g CuS

10,0 g Cu 7,06 g S

+

2,00 g S 15,06 g CuS

20,0 g Cu

+

10,0 g Cu 5,06 g S 15,06 g CuS

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3 Leyes ponderales

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EJERCICIO 1

El cloro y el sodio se combinan para dar cloruro de sodio en la siguiente

relacin: 71 g de cloro con 46 g de sodio. Calcula:

a) La cantidad necesaria de sodio para que se combine totalmente con 30 g

de cloro.

b) La cantidad de cloruro de sodio que se formar al mezclar 50 g de cloro

con 80 g de sodio.

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3 Leyes ponderales

El bromo y el potasio se combinan para dar bromuro de potasio en una

proporcin de 79,9 g de bromo y 39,1 g de potasio. Cul ser la cantidad de

potasio necesaria para combinarse con 25 g de bromo?

EJERCICIO 2

3.3. Ley de las proporciones mltiples o de Dalton

Cuando determinada cantidad fija de un elemento se combina con

cantidades variables de otro elemento, las cantidades variables de este

ltimo elemento guardan entre s una relacin de nmeros enteros sencillos

32 g S

16 g O monxido de azufre 32

16 = 2

32 g O dixido de azufre 48

16 = 3

48 g O trixido de azufre 32

48 =

2

3

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3 Leyes ponderales

8

15


3 Leyes ponderales

El carbono se combina con oxgeno en dos proporciones en masa, 3:4 y 3:8.

Con la primera forma monxido de carbono (CO), y con la segunda, dixido

de carbono (CO2). Razona cules de las siguientes afirmaciones son

correctas:

a) 12 g de carbono reaccionan con 48 g de oxgeno para dar CO.

b) 12 g de carbono reaccionan con 16 g de oxgeno para dar CO.

c) 12 g de carbono reaccionan con 32 g de oxgeno para dar CO2.

d) 12 g de carbono reaccionan con 36 g de oxgeno para dar CO2.

EJERCICIO 3

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3 Leyes ponderales

Completa la siguiente tabla referida a las cantidades (masa en gramos), que

se han utilizado en cuatro experiencias distintas, de las sustancias que

intervienen en la reaccin: Hierro + Oxgeno Oxido de hierro(III)

EJERCICIO 4

Hierro Oxgeno xido Hierro

Sobrante

Oxgeno

sobrante

A 223,4 96 319,4

B 111,7 48

C 63 18

D 18 27

0 0

159,7 0 0

59,9 21,1 0

25,7 0 19,3

9

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3 Leyes ponderales

3.4. Ley de las proporciones recprocas o de Ritcher

Las masas de dos elementos que se combinan con una masa de un tercero,

guardan la misma relacin que las masas de los dos cuando se combinan

entre s

Si 2 g de hidrgeno se combinan con 16 g de oxgeno para dar agua, y 6 g

de carbono se combinan tambin con 16 gramos de oxgeno para dar dixido

de carbono, entonces 2 g de hidrgeno se combinarn con 6 g de carbono al

formar metano.

4.1. Enunciado de la teora

Dalton justific las leyes ponderales con su teora atmica

Los elementos qumicos est formados por partculas pequesimas, llamadas tomos, que son indivisibles e inalterables.

Todos los tomos de un mismo elemento son iguales y, por tanto, tienen la misma masa y propiedades, mientras que los tomos de

diferentes elementos tienen distinta masa y propiedades.

Los compuestos qumicos estn formados por la unin de tomos de diferentes elementos, y estos tomos se combinan entre s en una

relacin de nmeros enteros sencillos.

Los tomos no se crean ni se destruyen en una reaccin qumica, solo se redistribuyen.

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4 Teora atmica de Dalton

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4.2. Justificacin de las leyes ponderales

a g de cloro b g de sodio a+b g de cloruro de sodio

a g de cloro 2b g de sodio a+b g de

cloruro de

sodio

b g de sodio

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4.2. Justificacin de las leyes ponderales

1 tomo azufre 1 tomo oxgeno monxido de azufre

1 tomo azufre 2 tomos oxgeno dixido de azufre

1 tomo azufre 3 tomos oxgeno trixido de azufre

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5.1. Ley de los volmenes de combinacin o de Gay Lussac

En cualquier reaccin qumica los volmenes de todas las substancias

gaseosas que intervienen en la misma, medidos en las mismas condiciones

de presin y temperatura, estn en una relacin de nmeros enteros sencillos.

1 vol oxgeno 2 vol hidrgeno 2 vol agua

1 vol nitrgeno 3 vol hidrgeno 2 vol amonaco

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5 Leyes volumtricas

5.2. La hiptesis de Avogadro

Volmenes iguales de gases diferentes, en las mismas condiciones de

presin y temperatura, contienen el mismo nmero de partculas.



Solucin de Avogadro: Las partculas fundamentales no son tomos, sino agrupaciones de varios tomos que se llaman molculas

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5 Leyes volumtricas

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5 Leyes volumtricas

Cuando 1 L de nitrgeno reacciona con 3 L de hidrgeno, se obtiene el

siguiente volumen de amonaco:

a) 1 L

b) 2 L

c) 4 L

d) 3,15 L

EJERCICIO 4

6.1. Frmulas qumicas

Dalton se sirvi de smbolos para representar tomos y

molculas:

Berzelius sugiri que cada elemento tuviese un smbolo

(inicial del nombre de latino y

si coincidan aadir una de

las letras siguientes).

Para representar molculas se uniran los smbolos y con

nmeros se indicara la

cantidad de cada uno.

La frmula qumica de una

sustancia representa los

elementos que contiene, as

como la relacin en la que se

encuentran los tomos de dichos

elementos.

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6 La unidad de cantidad de sustancia: el mol

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6.2. Masas atmicas y moleculares

Dalton elabor la primera tabla de masas relativas al hidrgeno. Ms tarde se eligi como patrn al oxgeno, al que se le asigno una

masa atmica de 16,0000.

En 1961 la IUPAC acord establecer una escala de masas atmicas relativas que tena como patrn de referencia el carbono-12 (12C).

La masa atmica relativa (simplemente masa atmica) de un elemento es la

masa que le corresponde a un tomo de ese elemento cuando se le compara

con un tomo patrn, el istopo carbono-12.

La unidad de masa atmica (u) se define como 1/12 de la masa del istopo

del carbono-12.

La masa molecular de un compuesto es la suma de las masas atmicas de

los elementos de la frmula, multiplicadas cada una por el nmero de veces

en que est presente el elemento.

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Calcula las masas moleculares de las siguientes sustancias:

a) N2 b) C9H8O4 c) Al2(SO4)3

EJERCICIO 5

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6.3. Concepto de mol y masa molar

El mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas partculas (tomos,

molculas, iones, etc.), como las que hay en 0,012 kg (12 g) de carbono-12.

El nmero de partculas existentes en 1 mol de

sustancia es 6,0221023. Este nmero se conoce como

constante de Avogadro (NA), en honor al cientfico.

NA = 6,022 1023

La masa molar es la masa de un mol de tomos, molculas, iones, etc. Se representa mediante la letra M y se expresa en kg/mol o en g/mol.

El valor numrico de la masa molar coincide con el valor numrico de la masa atmica, molecular o inica.

La relacin entre la cantidad de sustancia y masa molar es:

= ()

(

)

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EJERCICIO 6

Se tiene una muestra de 2,5 mol de agua (H2O). Calcula:

a) La cantidad de agua en gramos.

b) El nmero de molculas de H2O y el de tomos de H y O.

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EJERCICIO 7

Cuntas molculas hay en 200 g de cido sulfrico? Y cuntos tomos de

H, S y O?

EJERCICIO 8

Una muestra de glucosa (C6H12O6) tiene una masa de 18 g. Calcula:

a) La cantidad, en mol, de C6H12O6, de C, de H y de O.

b) El nmero de partculas de C6H12O6, de C, de H y de O.

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6.4. Composicin centesimal

La composicin centesimal indica el porcentaje de masa de cada elemento

que forma parte del compuesto.

EJERCICIO 9

Calcula la composicin centesimal del cido ntrico (HNO3).

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6.5. Determinacin de la frmula emprica y molecular de un compuesto

La frmula emprica de un compuesto es aquella que indica la relacin ms sencilla en que estn combinados los tomos de cada uno de los

elementos.

La frmula molecular expresa el nmero real de tomos de cada clase que forma la molcula de un compuesto.

1. Se calcula la cantidad de sustancia, en mol, de cada uno de los elementos,

dividiendo los porcentajes entre la masa molar de cada elemento.

2. Si los cocientes no son cifras enteras, se dividen entre la menor; si an no

fueran enteros, se multiplican todas por el nmero necesario para

conseguirlo.

3. Supongamos que la frmula emprica es AB2. La frmula molecular

responder a la expresin (AB2)n, donde n es el cociente de la masa molar

real y la emprica.

4. La frmula molecular ser: AnB2n.

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EJERCICIO 10

Un hidrocarburo contiene 85,63 % de C y 14,37 % de H. Si su masa molecular

es 28, calcula su frmula molecular.

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EJERCICIO 11

Cierto azcar tiene por composicin centesimal la siguiente: 40 % de carbono,

6,67 % de hidrgeno y 53,33 % de oxgeno. Si tiene una masa molar de 180

g/mol, cul es su frmula molecular?

01. teora atmico-molecular

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