Cálculos de Formulas

⇝ MASA MOLAR

Es el cálculo de la masa de una fórmula. Para esto se usan los subíndices de las fórmulas y las masas individuales de los elementos Los subíndices nos indican cuantos átomos de un elemento están presentes en dicha fórmula y las masas de los elementos se encuentran en la tabla periódica. La dimensional para indicar la masa de un elemento son las uma (unidad de masa atómica).

EJEMPLO

La masa molecular del agua:

⇝ COMPOSICIÓN PORCENTUAL DE UN COMPUESTO

Se define como el porcentaje por masa de cada elemento presente en el compuesto. Se calcula: 

1- Determinando primero la masa de los diferentes elementos que forman el compuesto. 

2- Después se determina la masa molar del compuesto 

3- Por último se calcula el porcentaje de cada elemento del compuesto

EJEMPLO

La composición porcentual de la sacarosa (C₁₂H₂₂O₁₁) es la siguiente:

PASO 1: Calcular la masa de cada elemento 

CARBONO: 12 X 12.01 UMA = 144.12 UMA 

HIDRÓGENO:22 x 1.01 UMA = 22.22 UMA 

OXÍGENO: 11 X 16 UMA = 176 UMA 

PASO 2: Calcular la masa molar del compuesto 

144.12 + 22.22 + 176 = 342.34 uma

PASO 3: Calcular la composición porcentual. (Peso del Elemento/Peso total del compuesto) * 100 

% DEL CARBONO = 144 UMA * 100 = 42.10 % C 

                                     342 UMA 

% DEL HIDRÓGENO = 22 UMA * 100 = 6.42 % H 

                                        342 UMA 

% DEL OXÍGENO = 176 UMA * 100 = 51.46% O 

                                    342 UMA 

PASO 4: La sumatoria de todos los porcentajes debera ser lo mas cercano a 100%

42.10% + 6.42% + 51.46% = 99.99% ≈ 100%

⇝ FÓRMULA QUÍMICA

Las fórmulas químicas sirven para representar la composición de las moléculas y los compuestos iónicos por medio de símbolos químicos. Composición no significa solo los elementos presentes sino también las proporcioes en la cual se combinan los átomos. Hay 3 diferentes tipos de fórmulas: 

✔ Fórmula empírica.

✔ Fórmula molecular.

✔ Fórmula Estructural

⇝ FÓRMULA EMPÍRICA 

Representa la fórmula más sencilla de un compuesto. Indica cuales elementos están presentes y la relación mínima en números enteros de los átomos de cada elemento que forman un compuesto pero no indica el número real de átomos de una molécula. Varios compuestos diferentes pueden tener la misma fórmula empírica.

⇝ FÓRMULA MOLECULAR

Indica la cantidad exacta de átomos de cada elemento que está presente en la unidad más pequeña de una sustancia. Los subíndices indican el número de átomos presentes de cada elemento dentro de la molécula y representa la relación real entre los átomos. 

EJEMPLO

El ácido ascórbico (vitamina C) cura el escorbuto y ayuda a evitar el resfriado más común. Está compuesto por 40.92% de carbono (C) 4.58% de hidrógeno (H) y 54.50% de oxígeno (O) en masa. Determine su fórmula empírica.

PASO 1: Si tenemos porcentajes asumimos que tenemos 100 g. Entonces se pasan los porcentajes a gramos así: 

• C 40.92% = 40.92 g 

• H 4.58% = 4.58 g 

• O 54.50% 54.50 g

PASO 2: Pasar los gramos a moles 

ոc = 40.92 g C = _1mol C_ = 3.407 mol C 

                            12.01 g C 

ոH = 4.58 g C = _1mol H_ = 4.54 mol H 

                          1.008 g H       

ոO = 54.50 g O = _1mol O_ = 3.406 mol O 

                            16.00 g O 

Con esto obtenemos la fórmula C₃.₄₀₇H₄.₅₄O₃.₄₀₆ que proporciona la relación de los átomos y su identidad pero el problema es que las fórmulas químicas se deben escribir en números enteros.

PASO 3: Convertir estos subíndices en números enteros y para esto se dividen todos los subíndices entre el más pequeño.

 C = 3.407 = 1 

        3.406

H =  4.54 = 1.33 

       3.406

O = 3.406 = 1 

       3.406

Y obtenemos CH₁.₃₃O con esto mejoramos pero continuamos teniendo decimales entonces ¿Qué hacemos? 

PASO 4: Por ensayo y error se busca un número que multiplicado por el decimal se convierta este en un número entero y al encontrarlo todos los subíndices deben ser multiplicados por este número.

1.33 x 2 = 2.66 

1.33 x 3 = 3.99 ≈ 4 

(C₁H₁.₃₃O₁) * 3 = C(1*3=3) H(1.33*3 =4) O (1*3 = 3) 

Como el C y el O tenían un subíndice de 1 quedarían multiplicados por 3.

• Entonces la fórmula empírica quedaría así C₃H₄O₃ 

• En el caso de la fórmula molecular siempre es necesario previamente haber realizado el cálculo de la fórmula empírica y contar con la masa molar real o aproximada del compuesto al que se le calculara la fórmula molecular. 

• Ejemplo si ya tenemos la fórmula empírica del ácido ascórbica y sabemos que su masa molar aproximada es de 175 g. 

PASO 5: Se calcula la masa molar de la fórmula empírica 

C = 12 * 3 = 36 H = 1 * 4 = 4 y O 16 * 3 = 48 

La sumatoria total: 88

PASO 6: A continuación se determina el número de unidades de la fórmula empírica presentes en la fórmula molecular así: 

         masa molar             =  175 = 1.99 

 masa molar empírica            88 

• Lo que nos indica que la masa molar del compuesto es dos veces la masa molar empírica o sea que hay que multiplicar los subíndices de la fórmula empírica por numero que resulte de esta división. En este caso quedaría así:

 

• FORMULA EMPIRICA → C₃H₄O₃ 

• FORMULA MOLECULAR → C₆H₈O₆

https://www.youtube.com/watch?v=HLYQJwQlyWI 

Raymond Chang, (2009), Quimica I.