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sábado, 24 de septiembre de 2016

Ejercicio estequiometría

Hace algunos días recibí un mensaje de la sección "MÁNDANOS UN MENSAJE", en el cual Leidy nos pide una orientación para como resolver el problema que les expongo a continuación, con el fin de resolver la duda de Leidy y aprovechar para mostrar como resolver un problema de este tipo:

.... Hola!!... sé el procedimiento a seguir para hayar FM y Fm!!... pero hay un ejercicio que la verdad me confunde demasiado!!.... mira dice....

... A un compuesto analizado en el laboratorio se le encontró C. H. O. N como sus únicos componentes.
Se pesaron 2.558 gr del compuesto y se sometieron a combustion obteniéndose 4.37*10 a la 22 moleculas de CO2 y 1.54 mls de H2O.
En otra muestra separada del mismo compuesto se pesaron 3.25 gr y mediante análisis cuantitativo se determinó que contenía 432 mgr de N. eL EXCEDENTE CORRESPONDÍA A LOS OTROS ELEMENTOS DEL COMPUESTO.
Hallar la fórmula empírica del compuesto y la formula verdadera sabiendo que su peso molecular es 630 UMA...
....
De verdad me confunden tantos datos!!... No se si me podrías ayudar!!... Gracias!!....


Empezamos por leer el problema y al inicio nos dan una pista muy importante en el que casi nos dan la respuesta. Dice se pesaron 2.558g del compuesto y se sometieron a combustión obteniéndose 4.37*10^22 moléculas de CO2. Hay que recordar como sucede la combustión (oxidación) del carbono:

C + O2 ------> CO2

Es decir que por cada C presente en el compuesto se obtendrá (después de combustión) una molécula de CO2, así, el número de moléculas de CO2 es igual al numero de moléculas de C (carbono) en la muestra original (antes de combustión).

Dado lo anterior podemos responder a la siguiente pregunta: ¿Cuánta masa de la muestra corresponde a C?


n(número de moles) = (4.37*10^22 moléculas) * (1 mol / 6.022*10^23 moléculas)

masa(C) = n(número de moles) * masa molar(C)

masa(C) = (4.37*10^22 moléculas) * (1 mol / 6.022*10^23 moléculas) * (12.01g / mol)

masa(C) = 0.872g

%C = [masa(C) / masa total] * 100%

%C = [0.872g/2.558g] * 100%

%C = 34.1%

Luego, si se produjeron 1.45mL de H2O (lo que equivale a 1.45g), y tomando en cuenta la cantidad de oxígeno presente en el agua (en masa) que es 2/18, la masa(H) es:

masa(H) = 1.45g * (2/18)

masa(H) = 0.161g

%H = 0.161g/2.558g  * 100%

%H = 6.29%

De manera semejante, sabemos que sabemos que se obtuvieron 432 mg. de Nitrógeno (N) de una muestra de 3.25 g, el %N será simplemente la razón entre estas dos masas.

%N = [ 0.432g / 3.25g ] * 100%

%N = 13.3%

Por lógica, la suma de los 4 componentes (C, H, N, O) debe ser 100%, por lo que el porcentaje de oxógeno (%O) es 100% - %C - %H - %N:

%O = 100% - %C - %H - %N

%O = 100% - 34.1% - 6.29% - 13.3%

%O = 46.31%

Finalmente, si nos dicen que el peso molecular es de 630 uma, multiplicamos cada porcentaje por esta masa para conocer la masa total de cada elemento presente en la molecula:

M(H) = 39.6 uma
M(C) = 214.8 uma
M(O) = 297.8 uma
M(N) = 83.8 uma

Dividimos cada masa (M) entre la masa atómica por elemento (H=1, C=12, O=16, N=14) y llegamos:

C40 H18 O18 N6


Siendo esta la fórmula molecular.