Química General · Atoms, moles and stoichiometry
Moles y fórmulas químicas
Una lección resuelta gratis y 40 problemas de práctica en los que dibujas tú mismo cada flecha curva.
¿Atascado con moles y fórmulas químicas? Escanea el problema.
Toma una foto de la reacción de tu tarea o de tu libro y dibuja su mecanismo con cada flecha revisada. 1 escaneo gratis ya, sin registrarte; 1 más con una cuenta gratuita.
Después, Scan Standard: /mes
Lo que aprenderás
- Use Avogadro's number to convert between moles and numbers of molecules, formula units, ions and atoms.
- Calculate molar masses of molecules, ionic compounds and hydrates, and convert between mass, moles and particles.
- Calculate the mass percentage of each element in a compound and use percent composition to compare or identify compounds.
- Find an empirical formula from mass percentages, element masses or combustion-analysis data.
- Find a molecular formula from an empirical formula and a molar mass, and recognise when a molar mass is needed to decide it.
Lección gratis
El texto de la lección resuelta. En Arrow Lab, cada paso incluye sus estructuras y sus flechas dibujadas.
Leer la lección gratis (7 partes)
El mol y el número de Avogadro
Un mol es una unidad de conteo, como una docena. Un mol es exactamente 6.02214076 × 10²³ entidades especificadas (átomos, moléculas, iones o unidades de fórmula); para los cálculos usa NA = 6.022 × 10²³ mol⁻¹. Indica siempre qué entidad estás contando. Un mol de agua (representado) son 6.022 × 10²³ moléculas de H₂O, pero cada molécula tiene tres átomos, así que contiene 3 × 6.022 × 10²³ = 1.807 × 10²⁴ átomos: 2 mol de átomos de H y 1 mol de átomos de O. Los subíndices de una fórmula son proporciones molares: 1 mol de Al₂(SO₄)₃ contiene 2 mol de Al³⁺ y 3 mol de SO₄²⁻, 5 mol de iones en total, y 12 mol de átomos de O. Moles × NA = partículas; partículas ÷ NA = moles.
Masa molar
La masa molar M es la masa de un mol, en g/mol. Suma las masas atómicas de todos los átomos de la fórmula, cada una multiplicada por su subíndice; un subíndice fuera de los paréntesis multiplica todo lo que está dentro. Mg(OH)₂: 24.305 + 2 × (15.999 + 1.008) = 58.319 g/mol. Para un hidrato, suma las moléculas de agua que aparecen después del punto: BaCl₂·2H₂O es 208.23 + 2 × 18.015 = 244.26 g/mol. El número coincide con la masa de fórmula en unidades de masa atómica porque NA es, con una precisión mejor que una parte en mil millones, el número de unidades de masa atómica en un gramo: una molécula de agua tiene una masa de 18.015 u, y 6.022 × 10²³ de ellas tienen una masa de 18.015 g. Por lo tanto, la masa de una sola partícula es M ÷ NA; una molécula de H₂O pesa 18.015 ÷ 6.022 × 10²³ = 2.991 × 10⁻²³ g.
Conversión entre masa, moles y partículas
Los moles están en el centro de toda conversión: masa ÷ M = moles, moles × M = masa, moles × NA = partículas. Nunca pases directamente de gramos a partículas. Ejemplo: 10.0 g de NaHCO₃ (M = 84.006 g/mol) son 10.0 ÷ 84.006 = 0.119 mol, que son 0.119 × 6.022 × 10²³ = 7.17 × 10²² unidades de fórmula y, con tres O por unidad de fórmula, 2.15 × 10²³ átomos de O. Para un líquido medido por volumen, usa primero la densidad para obtener su masa. Masas iguales de sustancias distintas contienen números distintos de moles: cuanto menor es la masa molar, más moles por gramo. Para comparar números de átomos, multiplica los moles de sustancia por los átomos de cada unidad de fórmula.
Composición porcentual
El porcentaje en masa de un elemento = (número de sus átomos en la fórmula × su masa atómica ÷ masa molar) × 100%. Es una proporción de masas, no de conteos de átomos. En el sulfato de amonio, (NH₄)₂SO₄ (representado), M = 132.134 g/mol y % N = 2 × 14.007 ÷ 132.134 × 100% = 21.20%. Multiplica la fracción de masa por la masa de una muestra para hallar cuánto del elemento contiene: 10.0 kg de sulfato de amonio contienen 2.12 kg de nitrógeno. El agua de un hidrato se trata igual: BaCl₂·2H₂O es 2 × 18.015 ÷ 244.26 = 14.75% de agua. Un compuesto fijo siempre tiene la misma composición, sea cual sea el tamaño de la muestra. La composición porcentual depende solo de la proporción de átomos, así que los compuestos con la misma fórmula empírica (C₂H₂ y C₆H₆, ambos con 92.26% de C) no pueden distinguirse por ella.
Fórmulas empíricas a partir de porcentajes en masa
La fórmula empírica es la proporción de números enteros más pequeña entre los átomos. Supón 100 g de compuesto para que cada porcentaje se convierta en gramos, convierte cada uno a moles con su masa atómica, divide todos los valores entre el más pequeño y luego elimina cualquier fracción multiplicando todos los valores por el mismo entero pequeño: x.50 → × 2, x.33 o x.67 → × 3, x.25 o x.75 → × 4. Redondea solo los valores que estén a unos 0.1 de un número entero; 1.33 no es 1. El ácido ascórbico (vitamina C, representado) es 40.92% C, 4.58% H y 54.50% O: 40.92 ÷ 12.011 = 3.407 mol de C, 4.58 ÷ 1.008 = 4.544 mol de H, 54.50 ÷ 15.999 = 3.406 mol de O. Al dividir entre 3.406 se obtiene 1 : 1.334 : 1, y al multiplicar por 3 se obtiene C₃H₄O₃.
Análisis por combustión y fórmulas moleculares
En el análisis por combustión, una muestra pesada se quema en exceso de O₂; todo su carbono termina en CO₂ y todo su hidrógeno en H₂O, que se atrapan y se pesan. Masa de C = masa de CO₂ × 12.011 ÷ 44.009 (27.29%); masa de H = masa de H₂O × 2 × 1.008 ÷ 18.015 (11.19%). El oxígeno no puede hallarse a partir de los productos, porque parte del oxígeno de estos provino del suministro de O₂, así que el oxígeno se halla por diferencia: masa de la muestra − C − H. Ejemplo: 0.3000 g de un compuesto de C, H y O dan 0.4397 g de CO₂ y 0.1800 g de H₂O, así que C = 0.1200 g (0.00999 mol), H = 0.02014 g (0.01998 mol) y O = 0.3000 − 0.1200 − 0.0201 = 0.1599 g (0.00999 mol): una proporción 1 : 2 : 1, fórmula empírica CH₂O. La fórmula molecular es un múltiplo entero n de la fórmula empírica, con n = masa molar ÷ masa de la fórmula empírica. Si la masa molar es 60.05 g/mol, n = 60.05 ÷ 30.026 = 2 y el compuesto es C₂H₄O₂; para el ácido ascórbico, 176.12 ÷ 88.06 = 2 da C₆H₈O₆. Los datos de composición por sí solos nunca pueden fijar n, porque CH₂O, C₂H₄O₂ y C₆H₁₂O₆ tienen porcentajes en masa idénticos; siempre se necesita una medición independiente de la masa molar, como la espectrometría de masas o la densidad de vapor.
Lo que conviene recordar
Encauza todo cálculo a través de los moles: gramos ÷ masa molar = moles, moles × 6.022 × 10²³ = partículas, y los subíndices de la fórmula son proporciones molares. El porcentaje en masa es (átomos × masa atómica ÷ masa molar) × 100. Para una fórmula empírica, convierte las masas en moles, divide entre el valor más pequeño y multiplica para eliminar las fracciones en lugar de redondearlas; obtén C a partir del CO₂, H a partir del H₂O y O por diferencia. La fórmula molecular es la fórmula empírica multiplicada por masa molar ÷ masa de la fórmula empírica.
Problemas de práctica (40)
Practicar es gratis con una cuenta.
Predice el producto 1
- Productos de la combustión de propan-1-olPredice las cantidades de CO₂ y H₂O que se forman cuando una cantidad conocida de un compuesto de C, H, O se quema por completo.
Clasificar 2
Moles y número de Avogadro
- Qué contiene un mol de aguaDistingue el número de moléculas del número de átomos en un mol de un compuesto molecular.
Fórmulas empíricas y moleculares
- Identifica la fórmula que ya es empíricaClasifica fórmulas moleculares según si ya están en la proporción de números enteros más simple.
Comparar 5
Masa molar y conversiones
- ¿Qué gramo contiene más átomos?Compara el número total de átomos en masas iguales de sustancias que difieren tanto en la masa molar como en los átomos por molécula.
Composición porcentual
- Ordena los minerales de hierro según su contenido de hierroOrdenar varios compuestos de un mismo elemento según su porcentaje en masa, calculado a partir de sus fórmulas.
Moles y número de Avogadro
- Ordena masas iguales según el número de moléculasOrdenar masas iguales de distintas sustancias moleculares según el número de moléculas usando sus masas molares.
- Ordena las muestras según el número total de átomosOrdenar muestras expresadas en moles de distintas sustancias según su número total de átomos.
Molar mass and conversions
- Rank samples given in different units by massRank samples specified as moles or as numbers of molecules by converting each to a mass.
Calcular 19
Masa molar y conversiones
- Masa molar de la cafeínaCalcula la masa molar de un compuesto molecular a partir de su fórmula y las masas atómicas.
- Moléculas en un volumen medido de etanolConvierte un volumen de un líquido puro en un número de moléculas usando su densidad y su masa molar.
- Masa molar de un hidratoCalcula la masa molar de una sal hidratada, incluida su agua de cristalización.
- Masa de un número de moléculas de nitrógenoConvierte un número de moléculas en una masa pasando por los moles.
- Masa de 0.150 mol de ácido sulfúricoConvierte una cantidad en moles en una masa usando la masa molar.
Molar mass and conversions
- Moles in 50.0 g of calcium carbonateConvert a mass of an ionic compound into moles with its molar mass.
Fórmulas empíricas y moleculares
- Carbono en una muestra a partir del CO₂ que formaCalcula la masa de carbono en una muestra quemada a partir de la masa de dióxido de carbono recogido.
- Fórmula empírica con una relación fraccionariaConvierte una relación de moles no entera en una fórmula empírica de números enteros multiplicando en lugar de redondear.
- Fórmula empírica a partir de porcentajes en masaDetermina una fórmula empírica a partir de porcentajes en masa convirtiendo a moles y dividiendo entre el menor.
Moles y número de Avogadro
- Moles a partir de un número de moléculasConvierte un número de moléculas en moles dividiendo entre el número de Avogadro.
- Átomos de hidrógeno en una muestra de metanoCuenta los átomos de un elemento en una muestra combinando moles, los subíndices de la fórmula y el número de Avogadro.
- Moles de iones a partir de una masa de salConvierte la masa de un compuesto iónico en la cantidad total de iones que libera usando su fórmula.
- Masa de un solo átomo de oroHalla la masa de un átomo dividiendo la masa molar entre el número de Avogadro.
- Átomos de oxígeno en el nitrato de calcioCuenta los átomos de un elemento en una muestra pesada de un compuesto iónico cuya fórmula contiene un ion poliatómico entre paréntesis.
Composición porcentual
- Nitrógeno aportado por un saco de ureaUsa un porcentaje en masa para hallar la masa de un elemento contenida en una muestra grande.
- Porcentaje de nitrógeno en el nitrato de amonioCalcular el porcentaje en masa de un elemento que aparece en dos iones distintos de una sal.
- Porcentaje de oxígeno en la glucosaCalcular el porcentaje en masa de oxígeno en un compuesto molecular a partir de su fórmula.
- Composición de una mezcla de NaCl–KClDetermina la composición de una mezcla de dos sales a partir de la masa total de un elemento común, usando la fracción en masa de ese elemento en cada sal.
- Agua que se elimina de un hidratoUsa la fracción en masa de agua en un hidrato para predecir la masa que se pierde en la deshidratación completa.
Encuentra el error 4
Masa molar y conversiones
- Encuentra el error en un cálculo de masa molarDiagnostica una masa molar que ignora un subíndice aplicado a un grupo entre paréntesis.
Fórmulas empíricas y moleculares
- Encuentra el error en una fórmula empíricaDiagnostica un cálculo de fórmula empírica que redondea una fracción de un tercio en lugar de eliminarla.
Moles y número de Avogadro
- Encuentra el error en un conteo de moléculasDiagnostica un cálculo de masa a moléculas que usa la masa atómica de un elemento en lugar de la masa molar de su molécula diatómica.
Composición porcentual
- Encuentra el error en una composición porcentualDiagnosticar un cálculo de composición porcentual en el que se omite el subíndice de un elemento.
Interpreta la evidencia 1
- Comparación de los análisis de dos muestrasInterpreta los análisis elementales de dos muestras de distinta masa comparando sus porcentajes en masa.
Trabaja hacia atrás 4
Fórmulas empíricas y moleculares
- Fórmula molecular a partir del análisis de combustiónCombina datos de análisis de combustión con una masa molar para elegir entre fórmulas moleculares de la misma masa molar.
- Fórmula molecular a partir de la fórmula empírica y la masa molarDetermina una fórmula molecular multiplicando cada subíndice de la fórmula empírica por la relación entre la masa molar y la masa de la fórmula empírica.
- Fórmula empírica a partir de una síntesisObtener una fórmula empírica a partir de las masas de un elemento y del compuesto que forma, resolviendo una relación molar con medio entero.
Composición porcentual
- Identifica un metal a partir de la composición de su cloruroTrabaja hacia atrás desde un porcentaje en masa y un tipo de fórmula hasta la masa molar y la identidad de un elemento desconocido.
Planea una síntesis 1
- Qué medir después del análisis de combustiónElige la medición necesaria para convertir una fórmula empírica en una fórmula molecular.
Explica por qué 3
Moles y número de Avogadro
- Por qué u y g/mol comparten el mismo númeroExplica por qué una masa fórmula en unidades de masa atómica es igual a la masa molar en gramos por mol.
Fórmulas empíricas y moleculares
- Por qué el oxígeno se halla por diferenciaExplica por qué el contenido de oxígeno de un compuesto no puede leerse a partir de las masas de sus productos de combustión.
Composición porcentual
- Dos hidrocarburos con la misma composiciónExplica por qué los compuestos que comparten una fórmula empírica tienen la misma composición porcentual.
¿Atascado con moles y fórmulas químicas? Escanea el problema.
Toma una foto de la reacción de tu tarea o de tu libro y dibuja su mecanismo con cada flecha revisada. 1 escaneo gratis ya, sin registrarte; 1 más con una cuenta gratuita.
Después, Scan Standard: /mes