Apuntes quimica

IIGO MARTN ATXUTEGUI

ECUACIONES REDOXEn una ecuacin redox se dan a la vez oxidaciones y reducciones, son ecuaciones simultaneas. Si existen una oxidacin y una reduccin es porque hay una sustancia oxidante y una reductora. Sustancia oxidante: Gana e pierde oxigeno. Ejemplo: Li+ + e Li Reaccin de reduccin.

oxidante

Sustancia reductora: Pierde e gana oxigeno. Ejemplo: . 2CL Cl2 + 2e Reaccin de oxidacinreductor

Reaccin redox Li+ + 2Cl-

Li + Cl2

Para poder calcular las ecuaciones redox tenemos que obtener los nmeros de oxidacin de los elementos que entran en juego en la reaccin. En las ecuaciones redox podemos obtener: Sales: elementos que tendrn partes metlica y no metlica. Binarias: NaCl Na+ + Cl CaS Ca2+ + S2 Oxosales: Viene de cidos y estn formadas por una parte metlica y otra parte no metlica y oxgeno. cidos: Oxcidos: Se forman a partir del oxido correspondiente aadindole agua. Cl2O7 + H20 H2Cl2O8 HClO4 Hidruros no metlicos: HCl, HBr, HI, H2S-

Nmeros de OxidacinCuando los elementos estn en estado natural el nmero de oxidacin es cero, es decir, los gases en forma bimolecular (Cl2, Br2, H2, O2...) y los metales en forma monoatmica (Li, Na, K, Rb...). En las combinaciones: El oxigeno tiene 2. El hidrgeno +1, menos en los hidruros metlicos que tendr 1. Metales alcalinos +1 (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr). Metales alcalinotrreos +2 (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra). El estado de oxidacin del resto de elementos lo tendremos que calcular. Ejemplo: H2SO4 0 = 2H + S + 4O = 2(1) + S + 4(-2) S=6 Cr2O72- -2 = 2Cr + 7O = 2Cr + 7(-2) Cr = 6

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Problema:I2 + HNO3 NO + HIO3 + H20 Primero separaremos los cidos, sales, hidrxidos.. en ines. Nunca separar xidos ni agua I2 + H+ + NO3 NO + H+ + IO3 + H20 Identificamos las semireacciones, aadiendo agua cuando necesitemos oxgenos, H+ cuando necesitemos hidrgenos y e para equilibrar las cargas. 6H20 + I2 2IO3 + 12H+ + 10e.

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reductor

Reaccin de Oxidacin Reaccin de Reduccin

2x ( 5e + 6H+ + NO3 NO + 3H20)oxidante

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6H20 + I2 + 12H+ + 2NO3 + 10e 2IO3 + 12H+ + 2NO + 6H20 + 10e Reaccin molecular ajustada: I2 + 2HNO3 + 10H+ 2HIO3 + 10H+ + 2NO I2 + 2HNO3 2HIO3 + 2NO

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-

Problema:Cu + HNO3 CU2+ + NO Cu + H+ + NO3 CU2+ + NO (Cu Cu2+ + 2e) x 3.

reductor

Oxidacin Reduccin-

(3e + 4H+ + NO3 NO + 2H20) x 2oxidante

-

6NO3 + 3Cu + 6e + 8H+ + 2NO3 3Cu2+ + 6e +2NO + 4H20 + 6NO3 6H+ + 6NO3 + 3Cu + 2HNO3 3Cu(NO3)2 + 4H20 + 2NO 3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 4H20 + 2NO-

-

-

Problema:KClO3 KCl + KClO4 K+ + ClO3 K+ + Cl + K+ + ClO4 6e + 6H+ + ClO3 Cl- + 3H20oxidante

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Reduccin Oxidacin-

(H20 + ClO3 ClO4- + 2H+ +2e) x 3reductor

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4K+ + 6e + 6H+ + ClO3 + 3H20 + 3ClO3 3Cl04 + 6H+ + 6e + Cl + 3H20 + 4K+ 4KClO3 3KClO4 + KCL

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-

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Problema:KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + Fe(SO4)3 K+ + MnO4 + Fe2+ + SO42- + H+ + SO42- Mn2+ + SO42- + Fe3+ + SO42reductor 2+ (Fe Fe3+ oxidante.

8H+ + MnO4 + 5e Mn2+ + 4H20 + e) x 5

-

Reduccin Oxidacin

K+ + 5e + 8H+ + MnO4 + 5Fe2+ + 5SO42- 5Fe3+ + 5e + Mn2+ + 4H20 + K+ + 5SO424SO42- + 8H+ + KMnO4 + 5FeSO4 5/2Fe2(SO4)3 + MnSO4 + 4H20 + K2SO4 H2SO4 + KMnO4 + 5FeSO4 5/2Fe2(SO4)3 + MnSO4 + 4H20 + K2SO4

-

Problema:K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 + H2SO4 Cr2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H20 K+ + Cr2O72- + Fe2+ + SO42- + H+ + SO42- + H+ + SO42- Cr3+ + SO42- + Fe3+ + SO42- + K+ + SO42- + H20 6e + 14H+ + Cr2O72- 2Cr3+ + 7H20 (Fe2+ Fe + e) x 6.

oxidante 3+

Reduccin Oxidacin

reductor

6SO42- + 2K+ + 6e + 14H+ + Cr2O72- + 6Fe2+ 6e + 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H20 + 2K+ + 6SO427SO42- + K2Cr2O7 + 6FeSO4 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + 7H20 + K2SO4 7H2SO4 + K2Cr2O7 + 6FeSO4 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + 7H20 + K2SO4

OBSERVACIONSiempre que no nos lo indiquen el medio ser cido sulfrico MnO4- Mn2+ CrO72- Cr3+

Problema:KMnO4 + I2 + H2SO4 IO36H20 + I2 2IO3 + 12H+ + 10e.

Oxidacin Reduccin-

(5e + 8H + MnO4 Mn2+ + 4H20) x 2-

reductor +

-

2K+ + 6H2O + I2 + 10e + 16H+ + 2MnO4 2Mn2+ + 8H20 + 2IO3 + 12H+ 10e + 2K+ 3SO42- + I2 + 2KMnO4 + 16H+ 2H20 + 2MnSO4 + KSO4 + 2HIO3 + 10H+ 3H2SO4 + I2 + 2KMnO4 + 10H+ 2H20 + 2MnSO4 + KSO4 + 2HIO3 + 10H+ 3H2SO4 + I2 + 2KMnO4 2H20 + 2MnSO4 + KSO4 + 2HIO3

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Problema:HNO2 HNO3 + NO H+ + NO2 H+ + NO3 + NO H20 + NO2 NO3 + 2H+ + 2e.

-

-

(e + 2H + NO2 NO + H2O) x2oxidante

reductor +

-

Oxidacin Reduccin

2e + 4H+ + 2NO2 + H2O + NO2 2NO + 2H2O + NO3 + 2H+ + 2e 3HNO2 + H+ 2NO + HNO3 + H+ + H2O 3HNO2 2NO + HNO3 + H2O

-

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Problema:SO2 + K2Cr2O7 + H2SO4 Cr3+ SO42SO2 + K+ + Cr2O72- + H+ + SO42- Cr3+ SO42(2H20 + SO2 SO42- + 4H+ + 2e) x 3 6e + 14H + Cr2O72- 2Cr3+ +7H2Ooxidante.

reductor +

Oxidacin Reduccin

2K+ + 6H2O + 3SO2 + 6e + 14H+ + Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O + 3SO42- + 12H+ 6e + 2K+ SO42- + 3SO2 + K2Cr2O7 + 14H+ Cr2(SO4)3 + H2O + K2SO4 + 12H+ H2SO42- + 3SO2 + K2Cr2O7 + 12H+ Cr2(SO4)3 + H2O + K2SO4 + 12H+ H2SO42- + 3SO2 + K2Cr2O7 Cr2(SO4)3 + H2O + K2SO4

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FORMULACINSistema Peridico (N de oxidacin mas frecuentes)Alcalinos: +1-1

Alcalinotrreos: +2 Be Mg Ca Sr Ba RaBerilio Magnesio Calcio Estroncio Bario Radio

H Li Na K Rb Cs Fr

Hidrgeno Litio Sodio Potasio Rubidio Cesio Francio

Metales de transicin mas importantes.Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Pd Ag Cd Pt Au Hg Cromo Elemento 24, 6c 4f. Nmeros de oxidacin +2, +3, +6 Manganeso Elemento 25, 7c 4f. Nmeros de oxidacin +2, +3, +4, +7 Hierro Elemento 26, 8c 4f. Nmeros de oxidacin +2, +3 Cobalto Elemento 27, 9c 4f. Nmeros de oxidacin +2, +3 Nquel Elemento 28, 10c 4f. Nmeros de oxidacin +2, +3 Cobre Elemento 29, 11c 4f. Nmeros de oxidacin +1, +2 Cinc Elemento 30, 12c 4f. Nmeros de oxidacin +2 Paladio Elemento 46, 10c 5f. Nmeros de oxidacin +2, +4 Plata Elemento 47, 11c 5f. Nmeros de oxidacin +1 Cadmio Elemento 48, 12c 5f. Nmeros de oxidacin +2 Platino Elemento 78, 10c 6f. Nmeros de oxidacin +2, +4 Oro Elemento 79, 11c 6f. Nmeros de oxidacin +1, +3 Mercurio Elemento 80, 12c 6f. Nmeros de oxidacin +1, +2

Boroideos P1: +3B Al Ga In +1 Tl Boro Aluminio Galio Indio Talio

Carbonoideos P2: +2, +4-2,-4 -2,-4

Nitrogenoideos P3: +1, +3, +5N P As Sb BI Nitrgeno Fsforo Arsnico Antimonio Bismuto

C Si Ge Sn Pb

Carbono Silicio Germanio Estao Plomo

Anfgenos P4: +2, +4, +6O S Se Te Po Oxgeno Azufre Selenio Telurio Polonio

Halgenos: +1, +3, +5, +7F Cl Br I At Flor Cloro Bromo Yodo Astato

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Normas Bsicas1. El elemento electronegativo (catin) preceder al elemento electronegativo (anin), pero al nombrarlos se sigue el orden contrario. 2. Al ser la molcula neutra, el nmero de oxidacin de la parte electropositiva tiene que ser igual al valor absoluto del numero de oxidacin de la parte electronegativa. Para ello el elemento electropositivo llevar como subndice el nmero de oxidacin del elemento electronegativo y viceversa.

NomenclaturaPor lo general el nombre del componente electropositivo no se modifica, y el componente electronegativo se modifica de la siguiente forma: a)Cuando es monoatmico termina en uro b)Cuando es poliatmico termina en ato Para evitar ambigedad tambin se utilizan tres nomenclaturas distintas:

Nomenclatura sistemtica: Se utilizan los prefijos griegos indicando lasproporciones de la molcula.

Nomenclatura de Stock: Si es necesario se coloca el numero deoxidacin despus de cada elemento.

Nomenclatura tradicional: Se designa el n mayor de oxidacin con laterminacin -ico y el menor con -oso

xidosCombinacin del oxgeno con cualquier elemento, el oxigeno actuar con nmero de oxidacin 2. Formula general: X2OnSiendo n el n de oxidacin de X

xidos MetlicosCombinacin del Oxgeno con un metal, tiene carcter bsico. N. Sistemtica Trixido de dihierro Monxido de dicobre N. de Stock xido de Hierro (III) Oxido de Cobre (I) N. tradicional xido Frrico Oxido Cuproso

Fe2O3 Cu2O

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xidos No-MetlicosCombinacin del Oxgeno con un no-metal, tiene carcter cido. Se les suele llamar anidros y se aaden los prefijos hipo- y per- para evitar ambigedad. N. Sistemtica Heptaxido de dicloro Pentaaxido de dicloro Tetraxido de dicloro Monoxido de dicloro N. de Stock Oxido de Cloro (VII) Oxido de Cloro (V) Oxido de Cloro (III) Oxido de Cloro (I) N. tradicional Anhdrido Perclrico Anhdrido clrico Anhdrido Cloroso Anhdrido Hipocloroso

Cl2O7 Cl2O5 Cl2O3 Cl2O1

PerxidosCombinacin del in peroxo (O22-) y un metal. N. de Stock Perxido de Mercurio (II) Perxido de Cobre (I) N. tradicional Perxido Mercrico Perxido Cuproso

HgO2 Cu2O2

HidrurosCombinacin del Hidrgeno con un metal o un no-metal.

Hidruros Metlicos: El H acta con un n de oxidacin 1 y por lotanto es la parte electronegativa de la molcula. N. tradicional Hidruro Plumboso Hidruro estnnico N. Sistemtica Dihidruro de plomo Tetrahidruro de Estao N. de Stock Hidruro de Plomo (II) Hidruro de Estao (VI)

PbH2 SnH4

Hidruros No-Metlicos: Son diferentes unos de otros dependiendo dela electronegatividad del compuesto. cido Clorhdrico cido Sulfhdrico N. Sistemtica Trihidruro de Nitrgeno Trihidruro de Fsforo Tetrahidruro de Silicio Hexahidruro de Diboro HCl H2 S H2 O NH3 PH3 CH4 SiH4 B 2 H6 Cloruro de Hidrogeno Sulfuro de Hidrogeno Nombres Especiales Agua Amoniaco Fosfina Metano Silano Diborano

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Compuestos Binarios Metal No-Metal: Compuestos de un metal y un no-metal. Se nombrande la siguiente manera: No-Metal+uro metal N. Sistemtica Trifluoruro de Nquel Monoyoduro de Cobre ico oso

NiF3 CuI

N. de Stock N. tradicional Fluoruro de Nquel (III) Fluoruro Niqulico Yoduro de Cobre (I) Yoduro Cuproso

No Metales: Se repite lo mismo que con los hidruro no metlicos, serecomienda la nomenclatura sistemtica. Pentacloruro de Fsforo Heptafluroro de Yodo Disulfuro de Carbono PCl5 IF7 CS2

HidrxidosTernas formadas por un metal y el in OH . CuOH Ti(OH)4 N. Sistemtica Monohidrxido de Cobre Tetrahidrxido de Titanio N. de Stock N. tradicional Hidrxido de Cobre (I) Hidrxido Cuproso Hidrxido de Titanio (VI) Hidrxido Titnico-

OxocidosElementos con carcter cido y que contienen oxigeno en su molcula. Se forman con un xido y H2O. Tienen la siguiente frmula general: HaXbOc Donde X suele ser un no-metal y alguna vez un metal de transicin. H3BO3 H2CO3 HNO2 H2NO2 H2N2O2 H3PO4 H2PHO3 H3AsO4 H3AsO3 H2SO3 cido Brico cido Carbnico cido Nitroso cido Nitroxlico cido Hiponitroso cido Ortofosfrico cido Fosforoso cido Arsnico cido Arsenioso cido Sulfuroso H2SeO4 H2SeO3 H2CrO4 H2Cr2O7 HClO4 HClO3 HClO2 HClO HMnO4 H2MnO4 cido Selnico cido Selenioso cido Crmico cido Dicrmico cido Perclrico cido Clrico cido Cloroso cido Hipocloroso cido Permangnico cido Mangnico

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Sales (neutras)Compuestos que resultan de la sustitucin total o parcial de los hidrgenos de los cidos por metales o cationes. Para nombrarlos utilizaremos la siguiente regla: oso ico ito ato N. tradicional Sulfato Cuproso Sulfito de Calcio Clorato Frrico

Cu2SO4 CaSO3 Fe(ClO3)3

N. Sistemtica Tetraoxosulfato (VI) de Cobre (I) Trioxosulfato (VI) de Calcio Trioxoclorato (V) de Hierro (III)

Problema:Arsenito Cprico Cu(AsO2)2 Sulfuro Frrico Fe2S3 Sulfato de Cromo (III) Cr2(SO4)3 Anhdrido Perclrico Cl2O7 Nitrato de Mercurio Hg(NO3)2 Hidruro de Cesio CsH Cloruro de Estao (II) SnCl2 Nitrato Magnsico Mg(NO3)2 Manganato Cobaltoso CoMnO4 Peroxido de Aluminio Al2O6 cido Fluorhdrico HF Bromuro de Hidrogeno HBr Estibina (Hidruro de Antimonio) SbH3 Sulfato de Cinc ZnSO4 xido de Silicio (II) SiO2 Perganmanato de Potasio KMnO4 xido de Manganeso (III) Mn2O3 cido Hipocloroso HClO Carbonato Cobaltoso CoCO3 Dicromato Sdico Na2Cr2O7 xido de Yodo (V) I2O5 Cloruro Amnico NH4Cl Yodato de Plata AgIO3 Carbonato Sdico potsico NaKCO3 Hidrxido Platinoso Pt(OH)2 Hidrxido de Rubidio RbOH Trioxonitrato (V) de Plata AgNO3 Yoduro de Arsnico(III) Bisulfato Potsico KHSO4 Seleniato Brico BaSeO4 Carbonato de Berilio Tetrahidratado BeCO34H2O Sulfuro de Talio (I) Tl2S Nitrito Sdico NaNO2 Sulfuro de Bismuto Bi2S3 Pentaxido de Fsforo P2O5 cido Brico H2B2O3 Bicarbonato Clcico Ca(HCO3)2 Fluoruro de Cerio (III) CeF3 Tetracloruro de Titanio Ticl4 Cloruro Frrico FeCl3 Perxido de Hidrgeno H2O2 9 IIGO MARTN ATXUTEGUI


Problema:Sb2O3 xido de Antimonio (III) As2S5 Pentasulfuro de Arsnico Be(NO3)24H2O Nitrato de Berilio Tetrahidratado Bi(OH)3 Hidrxido de Bismuto (III) B2O3 xido de Boro (III) CdS Sulfuro de Cadmio CaF2 Fluoruro de Calcio Ce2O3 Oxido de Cerio (III) SnI4 Yoduro Estnnico SrCrO4 Cromato de Estroncio Fe(MnO4)3 Perganmanato de Hierro (III) LiCl Cloruro de Litio Au2S3 Sulfato Arico PtO2 Oxido Platnico PbBr2 Bromuro Plumboso KHSO4 Bisulfato Potsico RbH Hidruro de Rubidio

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DISOLUCIONESEl patrn de referencia de masa en qumica es 1/12 del istopo del carbono cuyo numero msico es 12. solo difieren en el numero de neutrones. En la naturaleza los elementos se presentan como mezcla de varios istopos.

Istopos: tomos de un mismo elemento que solo difieren en su masa, es decir

Peso atmico: de un elemento es el peso relativo comparado con el peso del istopo del carbono. El peso atmico es el peso medio de los pesos de los istopos del elemento teniendo en cuanta la cantidad relativa.molcula.

Peso molecular: suma de los pesos atmicos de los tomos que constituyen la

tomo-gramo Molcula-gramo: contiene el mismo nmero de tomos o molcula, este es el nmero de Avogadro N = 6,02321023 Mol: es la cantidad de materia que contiene el nmero de AvogadroN de moles = n gramos peso atmico

Peso-equivalente equivalente-gramo:Peso-equivalente = P. molecular Valencia Equivalente-gramo = n gramos P. equivalente

Valencia

- Sustancias cidas: n de H+ cidos - Sustancias bsicas: n de OH - REDOX: n de e ganados perdidos

Volumen molar: volumen ocupado pro un mol de cualquier sustancia, en cualquier estado y en cualquier condicin de presin y temperatura. Un mol de cualquier sustancia a una atmsfera y cero grados centgrados (condiciones normales) ocupa 22,4 litros. Densidad de A respecto de BDA(B) = densidad A / densidad B = P.mol A = DA(B) P.mol B P. mol A / volumen molar P. mol B / volumen molar

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EstequiometraLas reacciones qumicas con las que trabajemos han de estar ajustadas, es decir, debe existir el mismo numero de tomos de cada elemento es el lado de los reactivos y en el lado de los productos. Con ello calcularemos el nmero de moles de las molculas y con ellos encontraremos el reactivo limitante. Posibles clculos: n moles A = n gramos P. molecular A Rendimiento (%) = n gr obtenidos n gr tericos

Formas de expresar la concentracin Molaridad: n moles de soluto en un litro de disolucin.[A] = M = n molesA n grA/P .molA = V(l) disolucin V(l) disolucin

Normalidad: n de equivalentes de soluto en un litro de disolucin.n equivalentes-gr. n gr/ P. equivalente n gr./P .mol / Valencia N = V(l) disolucin = V(l) disolucin = V(l) disolucin Con ello obtenemos que: Normalidad = Molaridad Valencia

Molalidad: n de moles de solutos en un kilogramo de disolvente.= n moles de soluto Kg disolvente

Fraccin molar: n de moles de una sustancia en relacin a los moles totalesn moles totales = n moles de soluto + n moles de disolvente fraccin molar de soluto = XS = n moles de soluto n moles totales

Concentracin centesimal: % en peso o en volumen de cada uno de loscomponentes de la disolucin.

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Problema: Calcular la composicin centesimal del Carbonato de Calcio y de lavitamina C (C6H8O6). Datos: H = 1.00797, C = 12.011, O = 15.994, Ca = 40.08

CaCO3Masa molecular del CaCO3 = 40.08 + 12.011 + 315.994 = 100.073 % Ca = 100 / 100.073 = XCa / 40.08 % Ca = 40.05% % C = 100 / 100.073 = XC / 12.011 % Ca = 12% % O = 100 / 100.073 = XO / 315.994 % Ca = 47.95%

C6H8O6Masa molecular del C6H8O6 = 612.011 + 81.00797 + 615.994 =176.09 % C = 100 / 176.09 = XC / 612.011 % C = 40.92% % H = 100 / 176.09 = XH / 81.00797 % H = 4.58% % O = 100 / 176.09 = XC / 615.994 % O = 54.5%

Problema: Se hacen reaccionar 100 gr de agua con 100 gr de Carburo Clcico yse obtuvieron 28 gr. De Acetileno y Oxido de Calcio. Calcular: a)Reactivo limitante y rendimiento de la reaccin b)Cantidad de Acetileno si el rendimiento es del 75% c)Cantidad de Carburo Clcico y agua necesarios para obtener 28 gr de Acetileno si el rendimiento es del 75%

H2O + CaC2 C2H2 + CaO a) Calculamos los moles de H2O y de CaC2 que hay en 100 gr dado que reacciona 1mol de H2O con un mol de CaC2 para darnos 1mol de C2H2 n H2O = 100 / 18 = 5.55 moles n CaC2 = 100 / 64 = 1.56 moles El reactivo limitante ser el CaC2 dado que est en menos cantidad

Rendimiento = (n gr obtenidos / n gr tericos) x 100 Moles de C2H2 = 1.56 moles Gr. Tericos = 1.56 26 = 40.56 gramos Rendimiento = ( 28 / 40.56 ) x 100 = 69% b) Rendimiento = 75% Gr. Tericos = 40.56 gramos 75% = (n gr obtenidos / 40.56) x 100 Gr. Obtenidos = 31 gramos c) (28 gr / 75%) = X / 100% n gr 0 7.33 gramos n n C2H2 = 37.33/ 26 = 1.43 moles = n n H2O = n n CaC2 n gr de H2O = n moles x P. mol = 1.43 18 = 25 gramos n gr de C2H2 = n moles x P. mol = 1.43 64 = 92 gramos

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Problema: Calcular las Molaridad de un disolucin que contiene 22.4 gr de

Hidrxido de Potasio en 400 cm3. Se toma 100 ml de la disolucin anterior y se le aaden 200 ml de otra disolucin 1.2 molar de la misma sustancia Cul ser la molaridad y las normalidad de la disolucin resultante?Cuntos gramos de soluto habr en 20 ml de esa disolucin?

M = n n KOH / V (l) dis = (n gr / P. Mol)/ V(l) = (22.4 / 56) / 40010-3 = 1 molar N n en 100ml 1 molar = molaridad V(l) = 0.1 mol N n en 200ml 1.2 molar = molaridad V(l) = 0.24 mol MTOTAL = n molestotales / v (l)total = (0.1 + 0.24) / (0.1 + 0.2) = 1.13 molar N = M Valencia Valencia KOH = 1 MKOH = NKOH = 1 normal

Como la molaridad es una concentracin ser la misma para 300 ml que para 20 ml N moles = 1.13 2010-3 = 22.610-3 N gr KOH = P. mol x n moles = 56 22.610-3 = 1.2656 gramos

Problema: Por la calcinacin de la caliza (CaCO3 95%) se obtienen 106 toneladas

de cal viva, siendo el rendimiento de la reaccin del 80%. Calcular: a) Cuantas toneladas de caliza se utilizan b) Que volumen de una disolucin de cido sulfrico de densidad = 1.84 g/cm3 y el 96% de riqueza ser necesario para disolver la caliza obtenida en a). Cuantas toneladas de Sulfato Clcico se producirn en la reaccin. Cuantos m3 de Dixido de Carbono se desprendern medidos a 20C y 750 mm Hg, que volumen de cido Sulfrico calculado anteriormente se ha de tomar para preparar un litro de disolucin 0.6 normal. Datos: Ca = 40, C = 12, O = 16, S = 32, H = 1, Fe = 56

a) CaCO3 CaO + CO2 Gramos CaO (80%) = 106106 Gramos CaO (100%) = (100/80)106106 = 132.5106 n n CaO = n gr / P. mol = (132.5106)/56 = 2.36106 moles n n CaCO3 = 2.36106 moles n gr CaCO3 = n n x P. mol = 2.36106 100 = 2.36108 n gr Caliza = 2.36108 (100/95) 249 Toneladas de Caliza b) CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + CO2 + H2O n n CaCO3 =n n H2SO4 = 2.36106 moles n gr H2SO4 = n n x P. mol = 2.36106 98 = 231.875 106 gramos VH2SO4 = MH2SO4 /H2SO4 = 231.875 106 / 1.84 = 1.26 108 cm3 1.26 108 cm3 / 96% = X cm3 / 100% VH2SO4 = 1.3 108 cm3 n n CaCO3 =n n CaSO4 = 2.36106 moles

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IIGO MARTN ATXUTEGUI n gr CaSO4 = 2.36106 136 = 3.21108 321 Toneladas de Sulfato Clcico n n CaCO3 =n n CO2 = 2.36106 moles P = 750 mm Hg = 750/760 atm R = 0.082 atml/molK T = 293K 6 3 PV = nRT V = (2.3610 0.082 293)/(750/760) 57.510 m3 de CO2 Valencia del H2SO4 = 2 N = MValencia N = 0.6 M = 0.3 molar M = n n / V(l) V = 1l n n = 0.3 moles n n = n gr / P. mol n gr = 0.3 98 = 29.4 gramos V=M/ V = 29.4 / 1.84 = 15.9 cm3 (96%) Vreal = (100/96)15.9 = 16.64 cm3

Problema: La frmula del Nitrato Potsico es KNO3. Calcular:

a) Composicin centesimal b) Gramos de Nitrgeno que contienen 20 gr de una disolucin de nitrato Potsico al 10% c) Cantidad de oxgeno existente en una tonelada de Salitre Natural que contiene por termino medio un 92% de Nitrato Potsico d) Que compuesto ser mas rico en Nitrgeno el Nitrato Potsico o el Cloruro de Amonio Datos: K = 39, N = 14, Cl = 35.5, H = 1, O = 16

a) P. mol KNO3 = 39 + 14 + 316 = 101 % K = 101 / 100 = 39 / XK % K = 38.61% % N = 101 / 100 = 14 / XN % N = 13.86% % O = 101 / 100 = 316 / XO % O = 47.52% b) 20 gr de KNO3 al 10% 100 gr KNO3 / 13.86 gr N = 20 gr KNO3 / X gr N n gr N = 2.77 gramos de N c) 1Tonelada de Salitre (92% de KNO3) n toneladas de KNO3 = (92/100) 1 = 0.92 toneladas n toneladas de O = 0.92 47.52% = 0.44 toneladas de Oxgeno por tonelada de Salitre d) P. mol NH4Cl = 14 + 41 + 35.5 = 53.5 % N = 53.5 / 100 = 14 / XN % N = 26.17% El Cloruro de Amonio es ms rico en Nitrgeno

Problema: Un litro de Cloruro de Vinilo a 0C y 760mm de Hg pesa 2,79 gr. Elanlisis qumico ha demostrado que la composicin centesimal es la siguiente: 38.4% de C, 4.8% de H y 56.8% de Cl. Establecer la frmula molcula de la sustancia.

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IIGO MARTN ATXUTEGUI C: % / P. mol = 38.4 / 12 = 3.2 H: % / P. mol = 4.8 / 1 = 4.8 Cl: % / P. mol = 56.8 / 35.5 = 1.6Dividimos entre el menor

2 3 1

Frmula emprica (H3C2Cl)x

P. molFRMULA EMPRICA = 31 + 212 + 35.5 = 62.5 PV = nRT PV = (n gr / P. mol)RT 1 atm 1l = (2.79 gr/ P. mol)0.082(atml/molK)273K P. molFRMULA MOLECULAR = 62.45 P. molFRMULA MOLECULAR = X P. molFRMULA EMPRICA X=1 Frmula molecular H3C2Cl

Problema: Una muestra de 9 gramos de un hidrocarburo gaseoso ocupa unvolumen de 3.73 litros en condiciones normales. Su anlisis elemental da un 89% de Carbono. Calcular la masa molecular y la frmula molecular de dicho hidrocarburo.

Condiciones normales: 1 atm y 273K = 0C Condiciones estndar: 1 atm y 298K = 25C

RECORDATORIO

PV = nRT PV = (n gr / P. mol)RT P. molFRMULA MOLECULAR = 9 0.082 273 / 3.73 1 = 54 tomo-gramo C: 89/12 = 7.42 7.42 / 7.42 = 1 12=2 tomo-gramo H: 11/1 = 11 11 / 7.42 = 1.5 1.5 2 = 3 Frmula Emprica: (C2H3)X P. molFRMULA EMPRICA = 2 12 + 3 1 = 27 P. molFRMULA MOLECULAR = X P. molFRMULA EMPRICA X=2 Frmula molecular (C2H3)2 = C4H6

Problema: Calcular la mas de Cloruro de Plomo (II) que puede obtener a partirde un mezcla que contiene 20 gr de Tricloruro de Fsforo y 45 gr de Difloruro de Plomo. PCl3 + PbF2 PbCl2 + PF3 2PCl3 + 3PbF2 3PbCl2 + 2PF3

Ajustamos la reaccin

n n PCl3 = n gr / P. mol = 20 / (3 35.5 + 31) = 0.145 moles de PCl3 n n PbF2 = n gr / P. mol = 45 / (207 + 2 19) = 0.18 moles de PbF2 0.145 = 2X PCl3 X = 0.073 0.18 = 3X PbF2 X = 0.06 El reactivo limitante es el PbF2

Con lo que sabemos que obtendremos: 3 (0.06) moles de PbCl2 = 0.18 moles de PbCl2 n n de PbCl2 = n gr / P. mol n gr = 3 0.06 (207 + 35.5) = 50 gramos de PbCl2

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Problema: Un frasco de cido Sulfrico comercial contiene un 96% en peso de

cido y su densidad es = 1.836 gr/cm3 a 25C. Calcular: a) Molaridad, Normalidad y Molalidad de dicho cido. b) Volumen de dicho cido comercial para preparar 500 ml de una disolucin 0.5 normal.

a) P. mol H2SO4 = 2 1 + 32 + 4 1 6 = 98 Si suponemos 100 gramos, entonces 96 gramos seran de H2SO4 n n = n gr / P. mol = 96 / 98 = 0.98moles de H2SO4 =M/V V = M / = 100 / 1.836 = 54.47 ml M = n n / V(l) = 0.98 / 54.4710-3 = 18 molar N = M Valencia, Valencia de H2SO4 = 2 N = 36 normal = n n de soluto / Kg de disolvente = 0.98 / 410-3 = 245 molal b) Como la valencia es 2 y N = 0.5 normal M = 0.25 molar n n de H2SO4 = M V(l) = 0.25 50010-3 = 0.125 moles de H2SO4 V(l) = n n / M V(l) = 0.125 / 18 = 710-3 litros = 7 cm3 de H2SO4

Problema: Una disolucin acuosa de cido Ntrico concentrado contiene un68.1% en peso y su densidad es = 1.405 gr/cm3. Calclese la fraccin molar de H20, la fraccin molar del cido, la molidad y la normalidad del cido.

n gr HNO3 = 68.1 gramos n n de HNO3 = n gr / P. mol = 68.1 / ( 1 + 14 + 3 16) = 1.08 moles de HNO3 n gr H2O = 31.9 gramos n n de H2O = n gr / P. mol = 39.1 / ( 1 2 + 16) = 1.77 moles de H2O n n totales = 1.08 + 1.77 = 2.85 moles X de HNO3 = n moles H20 / n moles totales x 100 = 62.1% de H2O X de H20 = n moles H20 / n moles totales x 100 = 37.9% de HNO3 = n n de soluto / Kg de disolvente = 1.08 / 39.110-3 = 33.85 molal =M/V V = M / = 100 / 1.405 = 71.2 ml N = n equivalentes-gr / V(l) = [n gr/ P. equivalente]/ V(l) = = [n gr./(P .mol / Valencia)] / V(l) = [(68.1 1)/63]/ 71.210-3 = 15.2 Normal

Problema: Disponemos de un matraz con 60 gr de cido Clorhdrico a los que aadimos 30 gr de Hidrxido de Magnesio. Calcular: a) Cul es el reactivo en exceso. b) Cuantos gramos de Cloruro de Magnesio se producirn al final.a) 2HCl + Mg(OH)2 MgCl2 + 2H2O n n HCl = n gr / P. mol = 60 / (1 + 35.5) = 1.69 moles de HCl = 2 X n n Mg(OH)2 = 30 / ( 24 + 2 16 + 2 1) = 0.52 moles de Mg(OH)2 El reactivo limitantes es el Mg(OH)2 y el que est en exceso es el HCl X = 0.82

b) n gr de MgCl2 = n n P. mol = 0.52 (24 + 235.5) = 49.4 gramos

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Problema: Calcular:a) b) c) d)

La masa molecular media del aire. La densidad del aire en condiciones normales. La masa de 22.4 litros de aire en condiciones normales. Si tenemos 50 litros de aire a 20C y 770mm de Hg con una humedad relativa del 70%, hallar el volumen que ocupa dicho aire seco ala temperatura de 30C y 720mm de Hg. Datos: Composicin volumtrica del aire: 79% de N2, 20% de O2, 1% de Ar. N = 14, O = 16, Ar = 39.9. PvH2O(20C) = 17.5 mm de Hg.

a) M. molaire = (79/100)142 + (20/100)162 + (1/100)39.9= 28.919 gramos b) = M / V = 28.919 / 22.4 = 1.29 gr/cm3Volumen que ocupa un mol en c.n.

c) Si un mol ocupa 22.4 litros en c.n., entonces la masa de aire a 22.4 litros ser la masa molecular del aire, es decir 28.919 gramos. d) PV = nRT (30/100)50[(770 17.5)/760] = naireseco 0.082(273 + 20)Del volumen de 50 litros cogemos solo el 30% Quitamos la presin producida por el H20

naireseco = 0.62 moles

(720/760) V = 0.62 0.082 (273 + 30)

Vaireseco = 16.21 litros de aire seco

Problema: Una muestra de 0.336 gramos de un metal divalente reacciona concido Clorhdrico, el hidrgeno desprendido se recoge sobre agua a 23C y ocupa un volumen de 125 ml a una presin total de 780 torr. Hallar: a) El n de moles de Hidrgeno desprendido b) La masa atmica del metal. Datos: Presin de vapor del agua PvH2O(23C) = 21 mm de Hg.

Metal + 2HCl H2 + MetalCl2 a) P V = n R T [(780 21) / 760) 12510-3 = n 0.082 (273 + 23) n de H2 = 5.1410-3 moles de H2 b) 1n Metal/1 n H2 = X Metal / 5.1410-3 H2 n moles del metal = 5.1410-3 moles n n = n gr/ P. mol P. mol = n gr / n n P. mol = 5.1410-3 / 0.336 = 65.33 gramos

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ORBITALES ATMICOSSe llama orbital atmico a la funcin que depende de los nmeros cunticos n, l ,m y s, y se define como la regin del espacio donde la probabilidad de encontrar un electrn es superior al 99%.

Nmeros cunticos n: nmero cuntico principal, indica el tamao de la orbita y el nivel de energa. l: nmero cuntico azimutal, indica los subniveles de energa y la forma del orbital. Valores: de 0 a (n-1). o l = 0 Orbitales s o l = 1 Orbitales p m = -1 py m = 0 pz m = 1 px m = -2 dx2y2 m = -1 dxz m = 0 dz2 m = 1 dyz m = 2 dxy

o l = 2 Orbitales d

m: nmero cuntico magntico, indica la orientacin del orbital. Valores: +l,...,0,...,-l. s: nmero cuntico de spin, indica las posibles rotaciones del electrn. Valores: 1/2

Orbitales Atmicosrepresentacin es una esfera. La funcin de onda slo depende del radio. Se representa por una esfera cuyo centro es el ncleo. Slo caben dos electrones.

Orbitales s: Valor del nmero cuntico azimutal igual a cero (l = 0). La

Orbitales p: Valor del nmero cuntico azimutal igual a uno (l = 1). La representacin son dos esferas tangentes en el origen, lo que nos da una elipse. Son tres orbitales. Caben 6 electrones. Orbitales d: Valor del nmero cuntico azimutal igual a dos (l = 2). Genera 5 orbitales, con lo que caben 10 electrones.

Configuracin electrnicaLa configuracin electrnica nos indica como estn situados los electrones en un tomo, para ello nos basaremos en tres principios:

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Principio de exclusin de Pauli (1925) En un tomo no puede existir dos electrones con los cuatro nmeros cunticos iguales. Slo puede haber dos electrones por orbital y estos tienen que tener espines opuestos.La energa depende de los nmeros cunticos n y l y aumenta a medida que aumentan estos. Al llenar los orbitales de igual energa, los electrones se distribuyen de manera que estn siempre que sea posibles desapareados y con los espines paralelos

Energa en los orbitales

Regla de Hund

Sistema PeridicoEl sistema peridico actual est constituido por 18 columnas y 7 filas. Los elementos estn ordenados por su nmero atmico (Z) , que es el que hace que varen las propiedades de los elementos. Las propiedades son: Volumen atmico: es el cociente entre el peso atmico y la densidad, disminuye en una fila hacia la derecha ya que al aumentar la carga aumenta la atraccin sobre los electrones, pero al final de cada periodo se produce un aumento del volumen que se produce por la repulsin entre los electrones. El volumen tambin aumenta cuando aumenta el nmero de niveles ocupados. Potencial de ionizacin: es la energa necesaria para arrancar un electrn a un tomo de su ultimo nivel. X + P.I. X+ + 1e En una fila aumenta al aumentar el nmero de electrones, en una columna disminuye al aumentar el nmero atmico, ya que aumenta el tamao. Afinidad electrnica: es la energa que libera un tomo cuando capta un electrn X + e X + A.E. Vara de igual manera que el potencial de ionizacin Electronegatividad: Mide la capacidad de atraccin que un tomo ejerce sobre el par de electrones de un enlace con un tomo, es la media aritmtica del potencial de ionizacin y la afinidad electrnica, as que varia igual que estos. Carcter metlico: son metales aquellos que tienen carcter electropositivo, tienen pocos electrones de valencia y tienen tendencia a perderlos. (poco P.I., A.E., E.N.) Radio atmico: se determina por las medidas de las longitudes de los enlaces. En una columna el radio aumenta con el nmero atmico. En una fila disminuye al aumentar el nmero atmico. El radio de un catin es siempre menor que el del tomo neutro, y el radio de un anin es mayor que el del tomo neutro.

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Problema: Seale las proposiciones que considere correctas y justifquelas:a) b) c) d) e)

Un electrn viene definido por sus tres nmeros cunticos: n, l y s. El nmero cuntico n puede tomar valores tales n = 0,1,2,3.... En los orbitales p se colocan los electrones con l=1. Un electrn con (1, 0 ,1, ), est en un 1s. Son posibles para un electrn los siguientes nmeros cunticos: (2, 0, 0, 1), (1, 1, 0, ), (2, 1, 1, -), (4, 3, -2, ). f) La energa de un orbital 4s es menos que la de un orbital 3d. g) En los orbitales s puede haber un mximo de 2 electrones. h) En los 3 orbitales f caben como mximo 6 electrones.

a) FALSA. Un electrn viene definido por sus 4 nmeros cunticos: n, l, m, s. b) FALSA. Los posibles valores de n son n = 1, 2, ..., . c) VERDADERA. Para l =1 m = -1, 0, 1 y por lo tanto al caber 2 electrones por orbital, en l =1 cabran 6 electrones, y sabemos que en p entran 6 electrones. d) FALSO. Si l =0, m jams puede tomar uno como valor. e) (2, 0, 0, 1) FALSO. s 1 (1, 1, 0, ) FALSO. si n =1 entonces l 1 (2, 1, 1, -) VERDADERO. 2p6 (suponiendo que se llenan antes los +) (4, 3, -2, ) VERDADERO. 4f2 f) VERDADERA. La energa es la suma de los valore de n y l de un orbital: n = 4 + l = 0 energa = 4 n = 3 + l = 2 energa = 5 g) VERDADERA. Por que en los orbitales s solo existe una orientacin y por lo tanto solo caben 2 electrones. h) FALSA. Porque f tiene 7 orbitales donde caben 14 electrones.

Problema: Para el elemento Z = 34, indicar periodo, grupo y la carga de su inms estable. Z = 34: 1s2 2s2 p6 3s2 p6 d10 4s2 p4 Periodo: 4 Grupo: VIA Anfgenos El elemento es el Selenio El in ms estables es el Se2-

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Problema: De los elementos con Z =8, Z =11, Z =17, Z =35. Seale:

a) Indicar el elemento. b) Cul tendr mayor radio atmico c) Ordenar por afinidad electrnica creciente e indicar cul tendr menor energa de ionizacin.

a) Z =8: 1s2 2s2 p4 Oxgeno Z = 11: 1s2 2s2 p6 3s1 Sodio Z = 17: 1s2 2s2 p6 3s2 p3 Cloro Z = 35: 1s2 2s2 p6 3s2 p6 d10 4s2 p5 Bromo b) El elemento con un mayor radio atmico ser el Bromo ya que tiene mas niveles de energa y un mayor nmero de electrones. c) La afinidad electrnica es la energa que libera un tomo cuando capta un electrn, as que quedara de la siguiente manera: Na < Br < Cl < O Como la energa de ionizacin es la energa necesaria para arrancar un electrn a un tomo de su ultimo nivel, el elemento con mayor energa de ionizacin ser el Sodio.

Problema: Indicar cul de las siguientes especies ser ms estable y cualpresentar mayor radio atmico. a) 35Br y 35Brb) 27Co y 27Co2+ c) 13Al y 13Al3+

a) Br: 1s2 2s2 p6 3s2 p6 d10 4s2 p5 Br : 1s2 2s2 p6 3s2 p6 d10 4s2 p6 El ms estable ser el Br porque tiene la configuracin del gas noble de su periodo y el Br- tendr mayor radio que el Br. b) Co: 1s2 2s2 p6 3s2 p6 d7 4s2 Co2+: 1s2 2s2 p6 3s2 p6 d5 4s2 El ms estable ser el Co2+ porque el Cobalto tiene carcter metlico (perder electrones) y en los orbitales d la configuracin electrnica ms estables es la d10 seguida de la d5. El Co tendr mayor radio que el Co2+. c) Al: 1s2 2s2 p6 3s2 p1 Al3+: 1s2 2s2 p6 El ms estables es el Al3+ porque tiene configuracin de gas noble, el Al es el que posee un mayor radio atmico.-

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Problema: Enunciar los nmeros cunticos que presentan los electrones en los

siguientes orbitales y calcular el nmero de electrones en cada orbital: 4s, 3d, 4f, 3p

4s (4, 0, 0, )

(4, 0, 0, -)

2 electrones

3d (3, 2, -2, )

4f (4, 3, -3, )

(4, 3, -2, ) (4, 3, -1, ) (4, 3, 0, ) (4, 3, 1, ) (4, 3, 2, ) (4, 3, 3, ) (4, 3, -3, -) (4, 3, -2, -) (4, 3, -1, -) (4, 3, 0, -) (4, 3, 1, -) (4, 3, 2, -) (4, 3, 3, -)

14 electrones

(3, 2, -1, ) (3, 2, 0, ) (3, 2, 1, ) (3, 2, 2, ) (3, 2, -2, -) (3, 2, -1, -) (3, 2, 0, -) (3, 2, 1, -) (3, 2, 2, -) (3, 1, 0, ) (3, 1, 1, ) (3, 1, -1, -) (3, 1, 0, -) (3, 1, 1, -)

10 electrones

3p (3, 1, -1, )

6 electrones

Problema: Ordenar segn el carcter metlico creciente los siguientes elementos:Z =9, Z =12, Z =15, Z =19. Llamamos carcter metlico a los elementos con carcter electropositivo, tienen pocos electrones de valencia y tienen tendencia a perderlos. Z = 9: 1s2 2s2 p5 F Z = 12: 1s2 2s2 p6 3s2 Mg Z = 15: 1s2 2s2 p6 3s2 p3 P Z = 19: 1s2 2s2 p6 3s2 p6 4s1 K

F < P < Mg < K

Problema: Si el nmero de protones de los siguientes elementos es: A=2, B=11,

C=9, D=12, E=13. Indicar cual: es un gas noble, el ms electronegativo, un alcalino y cual formar un nitrato tal :X(NO3)2

A: He Gas Noble B: Na Alcalino C: F El ms electronegativo D: Mg Mg(NO3)2 E: Al

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Problema: Para el elemento 53 indicar periodo y grupo, la carga de su in msestable y la frmula de su xidos ms representativos. Z = 53: 1s2 2s2 p6 3s2 p6 d10 4s2 p6 d10 5s2 p5 Periodo: 5 Grupo: VIIA Halgenos El elemento es el Yodo y su in ms estables es el I I2O A. Hipoyodoso Mediante la formacin de un enlace covalente los dos elementos alcanzan la configuracin de gas noble. I2O3 A. Yodoso Mediante la prdida de 3, 5 o 7 electrones el Yodo queda con una I2O5 A. Ydico configuracin electrnica ms estables que la que tiene. I2O7 A. Perydico

Problema: Seale las proposiciones que considere correctas y justifquelas:

a) Por casa valor del numero cuntico n son posibles n2 orbitales. b) Por casa valor del numero cuntico l son posibles l2 orbitales. c) Para n=3 son posibles los orbitales 3s, 3p y 3d. d) Para los orbitales 4d son posibles m = 3, 2, 1, 0. e) En todos los orbitales correspondientes a los sucesivos valores de n=1,2,3 pueden situarse 2,8 y 8 electrones respectivamente. f) La energa del orbital 5s es menor que la del orbital 4d en todos los elementos qumicos. g) La energa del orbital 5s es menor que la del orbital 4d solo en algunos elementos qumicos.

a) VERDADERA. Vemos que es cierto para los primeros valores de n y lo suponemos cierto para los siete valores posibles. n = 1 1 = 12 n = 2 (1 + 3) = 22 n = 3 (1 + 3 + 5) = 32 a) FALSA. Si n =1 entonces l = 0 y segn esta proposicin no existira ningn orbital y nosotros sabemos que para dicho valor de l existe un orbital. b) VERDADERA. n = 3 l = 0 3s l = 1 3p l =2 3d d) FALSA. El valor de l correspondiente a los orbitales d es el valor l = 2 y sabemos que m recorre los valores desde -l hasta +l, es decir, que para los orbitales 4d los posibles valores de m son m = -2, -1, 0, 1 , 2.

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IIGO MARTN ATXUTEGUI e) FALSA

n = 1 l = 0 1s 2 electrones n = 2 l = 0 2s 2 electrones l = 1 2p 6 electrones n = 3 l = 0 3s 2 electrones l = 1 3p 6 electrones l =2 3d 10 electrones f) orbital : Para los sucesivos valores de n =1, 2, 3 podremos situar 2, 8 y 18 electrones respectivamente

La energa viene determinada por la suma de los valores de n y l de un 5s = 5 + 0 = 5 y 4d = 4 + 2 = 6

por lo que esta afirmacin sera cierta, pero existen excepciones en la tabla peridica, como el Nquel, el Cobre, el Platino y la Plata en los cuales, sin ayuda de excitacin alguna, los electrones del orbital s de la ultima capa promocionan al orbital d de la capa anterior. FALSA g) VERDADERA. Por la explicacin anterior.

Problema: Viendo la siguiente tabla peridica responder a las preguntas:

a) Que pareja tiene las propiedades fsico-qumicas mas parecidas: a-b, j-s, a-l, c-d, a-n b) Es b un metal? c) Es g un reductor? d) Es q un halgeno? e) Forma l fcilmente iones l-? f) Es j oxidante? g) Es el volumen de a menor que el de g? h) Es el volumen de a mayor que el de r? i) Es la Energa de ionizacin de j menor que la de s j) Es la Afinidad Electrnica de l menor que la de q? k) Es i mas Electronegativo que p?

1 2 3 a b 4 l m 5 r 6 t 7 u

I II III IV V VI VIIc d n e o i f p j g q s

0h

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IIGO MARTN ATXUTEGUI a) Las propiedades fsico-qumicas de un elemento vienen marcadas por el electrn diferenciador: - como c-d y a-b no son del mismo grupo las descartamos al no tener el mismo electrn diferenciador. - j-s y a-u aunque en el mismo grupo tienen un nmero de niveles muy distintos. - La pareja ms parecida es a-l porque estn en el mismo grupo por lo que tendrn el mismo electrn diferenciador y adems estn en periodos consecutivos por lo que la diferencia de niveles es escasa. b) Un metal es un elemento con tienen tendencia a perder electrones, lo situamos en la parte izquierda de la tabla peridica, por lo que suponemos a b un metal. c) Los elementos reductores son los que tienen tendencia a ganar Oxgeno o perder electrones, por lo tanto son metales y como tal los situaremos en la parte izquierda de la tabla peridica. g est situado en la parte derecha, con lo que no es un reductor. d) Si suponemos que el grupo VII corresponde al grupo VIIA de nuestra tabla peridica actual, que es el grupo donde situamos a los halgenos podemos afirmar que q es un halgeno. e) Suponemos l un metal por donde est situado por lo que formar iones l+, y no iones negativos. f) Los elementos oxidantes son los que tienen tendencia a perder Oxgeno o ganar electrones, por lo tanto son no-metales y como tal los situaremos en la parte derecha de la tabla peridica. j esta situado en la parte derecha, es un oxidante. g) El volumen atmico es el cociente entre el peso atmico y la densidad. Los dos elementos tiene el mismo nmero de niveles pero g tiene mas electrones y protones que atraen a los electrones al ncleo ms que en a con un menor nmero de protones y neutrones. Esta fuerza atractiva reduce el volumen en g por lo que tendr menor volumen atmico que a. h) En este caso aunque r tiene un mayor nmero de protones y electrones que a, r tiene un mayor nmero de niveles, con lo que el volumen atmico de r ser mayor que el volumen atmico de a. i) El Potencial de ionizacin es la energa necesaria para arrancar un electrn a un tomo de su ultimo nivel. j al tener menos niveles que s tendr sus electrones ms atrados y por lo tanto ser mas difcil arrancarle un electrn de la ultima capa. j) La Afinidad electrnica es la energa que libera un tomo cuando capta un electrn. l tendr menos electrones en la ltima capa que q dado la situacin en la tabla y por lo tanto los que tenga tender a perderlos no a ganarlos, no as q. Por lo que q tendr menor afinidad electrnica que l k) La Electronegatividad mide la capacidad de atraccin que un tomo ejerce sobre el par de electrones de un enlace con un tomo, con lo que i ser ms electronegativo que p, ya que al tener un menor volumen tendr un menor radio y la fuerza atractiva es inversamente proporcional al radio.

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Problema: Indicar cules de las siguientes configuraciones electrnicas son

tomos en estado fundamental, cules excitados y cules imposibles: 1s2 2s2 p6 3s3, 1s2 2s2 p4 3s1, 1s2 2s2 p5 , 1s2 2s2 p6 3s2 p6 4s2 p1.

1s2 2s2 p6 3s3: imposible, dado que un orbital s nunca puede tener tres electrones. 1s2 2s2 p4 3s1: excitado, porque ha promocionado un electrn del 2p al 3s. Flor. 1s2 2s2 p5: estado fundamental. Flor. 1s2 2s2 p6 3s2 p6 4s2 p1: excitado, un electrn del orbital 3d ha promocionado al 4p.

Problema: Seale las proposiciones que considere correctas y justifquelas:

a) Las cuatro primeras energas de ionizacin de un elemento X son : 7.5, 15, 80.1, 109.3 eV. Dicho elemento pertenece al primer grupo del sistema peridico.

b) Las configuraciones electrnicas: 1s2 2s2 p6 3s2, 1s2 2s2 p6 3s1 p1, pertenecen al mismo elemento a) FALSA. Vemos que el salto llamativo entre las energas de ionizacin se produce entre los valores 15 y 80, suponemos que en ese momento el elemento consigue configuracin de gas noble. Anterior al valor 80 slo encontramos dos valores, por lo que podemos afirmar que ha perdido dos electrones y por lo tanto la configuracin de su ultimo nivel ser s2 por lo que estar situado en el segundo grupo. b) VERDADERA. La segunda configuracin electrnica es una configuracin excitada del elemento al que pertenece la primera que es el Magnesio.

Problema: Dados los elementos Rb, Li, F, C, Fr, O, Be, Ordnense de mayor amenos segn su volumen atmico, su energa de ionizacin, su poder oxidante y su carcter metlico.

Segn las situacin en la tabla peridica y los electrones diferenciadores de cada elemento, sabiendo que la Energa de ionizacin es la energa necesaria para arrancar un electrn a un tomo de su ultimo nivel, que los elementos oxidantes son los que tienen tendencia a perder Oxgeno o ganar electrones, por lo tanto son no-metales y que son metales aquellos que tienen carcter electropositivo, tienen pocos electrones de valencia y tienen tendencia a perderlos, ordenamos los elementos de la siguiente manera: Volumen: Fr > Rb > Li > Be > C > O > F Energa de Ionizacin: F > O > C > Be > Li > Rb > Fr Poder Oxidante: F > O > C > Be > Li > Rb > Fr Carcter Metlico: Fr > Rb > Li > Be > C > O > FEn los elementos F, O es absurdo hablar de carcter metlico ya que jams perdern electrones En los elementos Li, Rb, Fr es absurdo hablar de poder oxidante ya que jams ganarn electrones.

27



Problema: Se hacen reaccionar 100 ml de cido Ntrico de densidad

=1100 Kg/m3 y una riqueza del 14.3% con 6.5 gramos de Cobre con un rendimiento del 75%. Calcular: a) Normalidad, molaridad y molalidad del cido Ntrico. b) El reactivo limitante y la cantidad sobrante del otro. c) Los gramos de Nitrato de Cobre (II) que se producirn. d) Los ml de Monxido de Nitrgeno que se recogen a 20C y 714 mm de Hg. e) La concentracin molar de iones cobre si el Nitrato de Cobre (II) est disuelto en 100 ml de la disolucin

a) HNO3 + Cu Cu(NO3)2 + NO + H2O 2x(3e + 4H + NO3 NO + 2H2O) 2+ 3x( Cu Cu + 2e) 6e + 8H+ + 2NO3 + Cu 2NO + 4H2O + 3Cu + 6e + 6NO3 + 3Cu + 2HNO3 + 6H 2NO + 4H2O + 3Cu(NO3)2 3Cu + 8HNO3 2NO + 4H2O + 3Cu(NO3)2 = 1100 Kg/m3 = 1.1 gr/ml =M/V M = V = 1.1 100 = 110 gramos 15.73 gramos de HNO3 (14.3/100)= x/1102+ +

-

n n de HNO3 = n gr / P.mol = 15.73 / 63 = 0.25 moles de HNO3 M = n moles / V(l) = 0.25 / 0.1 = 2.5 molar Valencia del HNO3 = 1 N = M Valencia = 2.5 normal -3 = n n de soluto / Kg de disolvente = 0.25 / [(110 15.73)10 ] = 2.6 molal b) n n de Cu = n gr / P.mol = 6.5 / 63.5 = 0.1 moles de Cu = 3 x n de n de HNO3 = 0.25 = 8 x x = 0.031 El reactivo limitante ser el cido Ntrico n de moles de Cu sobrantes = 0.1 (3 0.031) = 0.007 moles de Cu x = 0.034

c) n de n de Cu(NO3)2 = 3 0.031 = 0.093 moles de Cu(NO3)2 n de n de Cu(NO3)2 REALES = 0.093 (75/100) = 0.069 moles de Cu(NO3)2 n de gr de Cu(NO3)2 = n de n x P.mol = 0.069 187.5 = 12.93 gr de Cu(NO3)2 d) n de n de NO = 2 0.031 = 0.062 moles de NO n de n de NOREALES = 0.062 (75/100) =0.465 moles de NO PV=nRT (714/760) V = 0.465 0.082 (273 + 20) V = 1189.2 ml de NO e) Cu(NO3)2 Cu + 2NO3 inicial: 0.069 ---------final: -----0.069 20.069 [Cu2+] = n de n / V(l) = 0.069 / 0.1 = 0.69 molar 28 IIGO MARTN ATXUTEGUI2+

-

Una sal se disocia siempre al 100%


Problema: Una disolucin de Cloruro de Hidrgeno de densidad = 1.2 gr/cm3 y

36.3% de riqueza reacciona sobre un exceso de Dixido de Manganeso siendo el rendimiento de la reaccin del 90% y produce el cloro necesario para que al actuar el 70% del mismo sobre una disolucin de Hidrxido Sdico origina 10 litros de una disolucin 0.5 normal de Hipoclorito Sdico siendo el rendimiento del 80%. El 30% del Cloro restante reacciona con Bromuro Potsico. Calcular: a) El volumen de Cloro necesario y escribir las reacciones b) La cantidad de Cloro que reacciona con el Bromuro Potsico y la cantidad de Bromo que se obtiene. c) Los gramos de Bromuro Sdico que deberan de reaccionar con Dixido de Manganeso en medio Sulfrico para obtener la misma cantidad de Bromo que en el apartado anterior.

a)

1 2

4HCl + MnO2 Cl2 + 2H2O + MnCl2 Cl2 + NaOH NaClO + NaCl + H2O 3 Cl2 + 2KBr 2KCl + Br2

n de n de NaClO = (N Valencia) V(l) = (0.5 1) 10 = 5 moles de NaClO n de n de NaClOIDEALES = 5 (100/80) = 6.25 moles de NaClO 1 mol de Cl2/ 1 mol de NaClO = x / 6.25 6.25 moles de Cl2 6.25 moles es un 70% de los que se producen en 1 8.93 moles de Cl2 n de n de Cl2 IDEALES = 8.93 (100/90) = 9.92 moles de Cl2 4 moles de HCl / 1mol de Cl2 = x / 9.92 39.7 moles de HCl n gr de HCl = n de n P.mol = 39.7 36.5 = 1445.4 gr de HCl puro n de gr de HCl ( 36.5%) = 1445.4 (100/36.5) = 3960 gr de HCl V = M / = 3960 / 1.2 = 3300 ml de HCl b) n de n Cl2 en 1 = 8.93 moles 2.68 moles de Cl2 Para la reaccin 3 utilizamos el 30% 1 mol de Cl2 / 1 mol Br2 = 2.68 / x 2.68 moles de Br2 n gr de Br2 = n n P.mol = 2.68 (279.9) = 428 gramos de Br2 c) NaBr + MnO2 + H2SO4 Mn2+

+ Br2

2Br Br2 + 2e + 2+ 2e + 4H + MnO2 Mn + 2H2O 2SO4 + 2Na + 2e + 2Br + 4H + MnO2 Mn + 2H2O + Br2 + 2e + 2Na +2SO4 2NaBr + MnO2 + 2H2SO4 2H2O + Br2 + Na2SO4 + MnSO4 n de n de Br2 = 2.68 moles 2 moles de NaBr / 1 mol de Br2 = x / 2.68 5.36 moles de NaBr n de gr = n n P.mol = 5.36 ( 23 + 79.9) = 551.5 gr de NaBr+

-

+

2+

+

-

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Problema: Una blenda es un mineral que contiene un 52.8% de ZnS y se utiliza

para producir H2SO4 de un 90% de pureza, con un rendimiento global del 65.3%. Calcular que cantidad de blenda ser necesaria para producir una tonelada de H2SO4. Datos: H = 1, O = 16, S =32. 2ZnS + 3O2 2SO2 + 2ZnO 2SO2 + H2O 2SO3 2( SO3 + H2O H2SO4) ZnS + 2O2 + H2O ZnO + H2SO4

Si de la tonelada obtenida solo un 90% es H2SO4, entonces: n gr de H2SO4 = 106(90/100) = 9105 gr de H2SO4 n de n de H2SO4 = n gr/ P.mol = 9105 / 98 = 9.2103 moles de H2SO4 n de n de ZnSIDEALES = 9.2103 (100/65.3) = 14103 moles de ZnS n de gr de ZnSREALES = n moles x P.mol = 14103 97.4 = 13.7105 gr de ZnS n de gr de Blenda = 13.7105 (100/52.8) = 2.6 Toneladas de blenda

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TERMODINMICATipos de sistemasSi el sistema no intercambia materia con el exterior, pero si intercambia calor y trabajo el sistema es AISLADO. Si el sistema intercambia calor, trabajo y energa el sistema es ABIERTO

Criterio de signosSi el sistema realiza trabajo W>0 Si el sistema recibe trabajo W < 0 Si el sistema absorbe calor Q>0 Si el sistema cede calor Q1

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(dQ/T)2

(dQ/T)

Sistema internacional: S clausius Julio/K

Energa libre o funcin de HelmhotzEs una funcin de estado que viene definida por: F = U TS En una transformacin isoterma y reversible, la energa libre es igual al trabajo mximo realizado por el sistema: F = WMAX = F2 F1

Entalpa libre o energa libre de GibbsEs una funcin de estado que viene definida por: G = H TS = F + PV En una transformacin a presin y temperatura constantes: G = WMAX

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Calor de reaccinDesde el punto de vista energtico las reacciones son o endotrmicas(absorben energa) o exotrmicas (desprenden energa). Dicha energa suele estar en forma de calor. Reactivos Productos U = UP UR U = UP - UR H = HP HR H = HP - HR Cuando en un problema nos den un valor del tipo: Hf o H el cero indica que estamos bajo las condiciones estndar (P = 1atm y T = 273K) aunque muchas veces nos diran que son condiciones normales se referirn a estndar.

Ley de HessEl calor de reaccin es mismo si una reaccin se verifica es una sola etapa como si se realiza en varias Entalpa normal de formacin: la variacin por la cual un compuesto se forma a partir de sus elementos.

Criterio de espontaneidad de las reacciones qumicasUn proceso es espontneo cuando es capaz de realizar un trabajo neto. Cuando G 0 Cuando G < 0 Cuando S 0 Cuando S > 0 El proceso no es espontneo El proceso es espontneo El proceso es irreversible El proceso es reversible

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CINTICA QUMICALa cintica qumica es la parte de la qumica que estudia la velocidad de las reacciones. Definimos a la velocidad como la variacin de las concentraciones de los reactivos o de los productos en funcin del tiempo. A+BC+D V = -d[A]/dt = -d[B]/dt = d[C]/dt = d[D]/dt mol/ls V =K[A][B] + orden de la reaccin orden de la reaccin respecto de A B orden de la reaccin respecto de B K constante especfica de la reaccin, sus unidades dependen del orden de la reaccin.

Problema: Para la reaccin A + B C se obtienen los siguientes valores.[A] 1 0.4 2 0.15 3 0.15 [B] 0.2 0.4 0.2 V mol/lmin Calcular: a) El valor de la constante de la velocidad 3.7410-3 b) La ecuacin de la velocidad de la reaccin 1.0510-3 c) La velocidad si [A] = 0.5 M y [B] = 0.3M 5.2610-4

Tomando las ecuaciones 2 y 3 V3/V2 = K[A]3[B]3 / K[A]2[B]2 Por lo tanto = 1 Tomando las ecuaciones 1 y 3 V1/V3 = K[A]1[B]1 / K[A]3[B]3 Por lo tanto = 2 El orden de la reaccin es + = 3 K= V / [A][B] = 0.117

(5.2610-4/1.0510-3) = [0.2] / [0.4]

(3.7410-3/5.2610-4) = [0.4] / [0.15]

V = K[A][B] = 0.114[0.5]2[0.3]1 = 8.77510-3 mol/ls

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Problema: Calcular la cantidad de calor desprendido en la combustin de dos

kilogramos de propano y la variacin de energa interna del proceso si la reaccin se produce a P = 1atm y T = 298K Datos: H CO2(g) = -393.13 KJ/mol H H2O(l) = -285.85 KJ/mol H C3H8(g) = -103.8 KJ/mol

C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O n moles C3H8 = n gramos / P.mol = 2000/ ( 312 + 81) = 45.45 moles de C3H8 HT = HP - HR = 4H H2O + H CO2 - 5H O2 - H C3H8 = = 4(-285.85) + 3(3.93.13) 50 (-103.8) = -2218.99 KJ/mol HT = 45.45 -2218.99 = -100863.18 KJ H = U + PV PV = nRT V = nRT / P -100863.19 = U + P(nRT / P) U = -100975.75 KJ

RECORDATORIOR = 1.99 cal/molK R = 8.32 J/molK R = 0.082atm/molK

Problema: Calcular la variacin de la energa libre de Gibbs a 25C y a 1atm enla reaccin de formacin del amoniaco. Datos: S NH3(g) = 192.3 J/molK S H2(g) = 130 J/molK S N2(g) = 192 J/molK H NH3(g) = -46.2 KJ/mol N2 + 3H2 2NH3 S = GP - GR = 2(192.3) 3(130) 192 = -199.5 J /molK G = H TS = 2(-46.2) (273 + 25)(-199.510-3) = -32.95 KJ/mol Para un mol de NH3 = -16.48 KJ/mol

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Problema: En el equilibrio: H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)H2(g) 0 H (Kcal/mol) 31.27 S (cal/molK) CO2(g) -94.05 51.06 H2O(g) -57.79 45.10 CO(g) -26.41 47.30

Calcular la energa libre de Gibbs de la reaccin a la temperatura de 800C y decir si dicha reaccin se produce de manera espontnea, suponiendo que H y S no varan con dicho intervalo de temperatura. H = -57.79 26.41 (-94.05) = 9.85 Kcal/mol S = 45.1 + 47.30 (31.27 + 51.06) = 10.07 cal/molK G = 9.85 (800 + 273)(10.710-3) = -0.95 Kcal/mol Como G < o el proceso es espontneo

Problema: Determinar la entropa estndar del amoniaco sabiendo que laDatos: variacin de la energa libre de reaccin es igual a G = -959.32 KJ 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) H (KJ/mol) S (J/molK) NH3 -46.11 O2 0 205 NO H2O -90.25 -241.8 210.7 188.7

G = H - TS H = HP - HR = 4(-90.25) + 6(-241.8) 4(46.11) = 905 KJ S = (G - H) / (-T) = [-959.32 (905)] / -298 = 0.181 KJ/molK S = SP SR = 4210.7 + 6188.7 5205 4SNH3 SNH3 = 192 J/molK

Concentracin dependiendo del orden de ReaccinTeniendo la reaccin : A + B C , y sabiendo que la velocidad ser: V = d[C] / dt = -d[A] / dt = -d[B] / dt , podemos tener: a) Reacciones de primer orden: [C] = [C]oekt [A] = [A]oe-kt b) Reacciones de segundo orden: 1/[B] 1/[B]o = kt c) Reacciones de orden cero: [A]o [A] = kt

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ReaccionesSi EP > ER Reaccin Endotrmica Si ER > EP Reaccin Exotrmica La variacin de energa entre los reactivos y el complejo activado se llama energa de activacin y es la mnima energa necesaria para que se produzca la reaccin.

K = A e Ea/RTDonde: A es la cte de Arrenius Ea: es la Energa de activacin

Factores que influyen en la velocidad de reaccina) La concentracin: un aumento de la concentracin indica un aumento de los choques entre los reactivos y pro lo tanto un aumento en la velocidad de la reaccin. b) La temperatura: un aumento de la temperatura aumenta la energa cintica de las molculas reaccionantes y por lo tanto aumenta la velocidad. Al aumentar la temperatura varia el valor de k. c) Catalizadores: Los catalizadores son sustancias capaces de modificar la velocidad de una reaccin, si aumenta la velocidad hablaremos de catalizadores positivos, si la velocidad disminuye hablaremos de catalizadores negativos o inhibidores. El catalizador debe permanecer inalterado qumicamente al final de la reaccin. La velocidad del proceso no depende de la cantidad de catalizador. Aumenta la velocidad disminuyendo la energa. Si una reaccin no transcurre sin catalizador tampoco lo har con l. Puede actuar toda la masa del catalizador, catlisis homognea, cuando los componentes del sistema sean fluidos (gases o lquidos)y bien slo la superficie del catalizador, catlisis heterognea, cuando los componentes sean slidos. Los catalizadores mas importantes son la enzimas biolgicas. d) Naturaleza de los reactivos. e) Superficie de contactos entre los reactivos. 37 IIGO MARTN ATXUTEGUI


Problema: La reaccin: A + B C es de primer orden respecto de A y de B.

Cuando la concentracin de [A] = 0.3 M y [B] = 0.7 M, la v = 6.510-3 mol/ls. Calcular la velocidad cuando [A] = 0.2 M y [B] = 0.4 M.

=1y=1 v = K[A][B] 6.510-3 = K[0.][0.7] K = 0.031 l/mols v = 0.031[0.2][0.4] = 2.410-3 mol/ls

Problema: a) Para la descomposicin de una sustancia la constante de la

velocidad a 30C es K = 3.510-5 s-1 y a 70C es k = 8.710-5 s-1 b) Calcular la energa de activacin de una reaccin cuya velocidad se multiplica por tres al pasar de 20C a 45C. Suponiendo que en dicho intervalo de temperaturas no vara la cintica de la reaccin.

a) K = A e-Ea/RT K1/K2 = [A e-Ea/RT1] / [A e-Ea/RT2] Ln(K1/K2) = Ea/RT2 Ea/RT1 Ea = 19667 J/mol b) v1 = K[A][B] v2 = 3v1 = K[A][B] K1/K2 =K1/ 3K1 = [A e-Ea/RT1] / [A e-Ea/RT2] Ln(1/3) = Ea/RT2 Ea/RT1 Ea = 34000 J/mol

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EQUILIBRIO QUMICOaA + bB aA + bB cC + dD cC + dD cC+ dD aA + bB

Cuando la velocidad en que A y B forman C y D es la misma con que C y D forman A y b se llega al equilibrio qumico. Equilibrio V1 = V2 V1 = K1[A]a[B]b V2 = K2[C]c[D]d K1[A]a[B]b = K2[C]c[D]d

Kc = K1 / K2 = [C]c[D]d / [A]a[B]b Kc depende de la temperatura y de las concentraciones de los reactivos y los productos, dichas concentraciones sern las concentraciones del equilibrio y no las concentraciones iniciales. PV = nRT P / RT = n / V = [ ] Donde P son presiones parciales

Presin Parcial de i Pi = XiPT = (n n i /n n totales) PT Kc = [ (PC/RT)c (PD/RT)d ] / [(PA/RT)a (PB/RT)b ] = = (PCcPDd/PAaPBb) (RT)a+b-c-d Kp = Kc(RT)c+d-a-b Kp = Kc(RT)n Donde Kp (PCcPDd/PAaPBb) Donde n incremento molar estequiomtrico

Kp = (PCcPDd/PAaPBb) = (XCcXDd/XAaXBb) PTc+d-a-b Kp = KxPTn Si n = 0 Kc = Kp = Kx

Equilibrio Heterogneo: Cuando las sustancias estn en distintos estados. Disoluciones del tipo: slidos-lquidos, slidos-gases, lquidos-gases o slidos-lquidos-gases. Equilibrio Homogneo: Cuando las sustancias estn en el mismo estado. Disoluciones del tipo: slido-slido, liquido-lquido o gas-gas. Cuando tengamos equilibrios heterogneos slo tendremos en cuenta los elementos con menores fuerzas intermoleculares, es decir, si tenemos slidos-lquidos slo tendremos en cuenta los lquidos y si tenemos slidos-lquidos-gases slo tendremos en cuenta los gases

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Principio de Le ChatelierSi en un sistema se modifica alguno de los factores que influyen en el equilibrio el sistema evoluciona de manera que se opone a la modificacin introducida A + B C + D

Elementos que provocan la ruptura del equilibrioa) La Concentracin: Si aumenta la concentracin de reactivos o disminuimos la concentracin de productos, el sistema se opone y el equilibrio queda desplazado hacia los productos. Si disminuimos la concentracin de los reactivos o aumentamos la concentracin de los productos el sistema se opone y el equilibrio queda desplazado hacia el lado de los reactivos. b) La Presin o el Volumen: El equilibrio slo se ver afectado al variar la presin si en n de moles de los productos es distinto al de los reactivos (moles estequiomtricos). Si aumenta la presin el equilibrio se desplazar hacia el lado donde haya menor presin, es decir, donde haya menos volumen, es decir donde haya menos moles. Si disminuye la presin el equilibrio se desplazar hacia el lado donde haya mayor presin, es decir, donde haya mas volumen, es decir donde haya ms moles. c) La Temperatura: Al variar la temperatura debemos fijarnos si la reaccin en endotrmica o exotrmica. Si aumentamos la temperatura, el equilibrio se desplazar hacia donde haya menos temperatura. Si disminuimos la temperatura el equilibrio se desplazar hacia donde haya ms temperatura. Si aadimos un catalizador a una reaccin en equilibrio , el equilibrio permanecer igual porque los catalizadores slo influyen en la velocidad de la reaccin.

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Relacin de la Termodinmica y el EquilibrioG = G + n R T ln(Kp) En equilibrio G = 0 Donde: G: energa libre de Gibbs a 25C G: energa libre de Gibbs a cualquier T

G = -n R T ln(Kp)

H - TS = -n R T ln(Kp) [S/nR] [H/nRT] = ln(Kp)

Problema: Una mezcla gaseosa de Hidrgeno, Yodo y Yoduro de Hidrgeno esten equilibrio a 670K contiene 0.003 moles de Hidrgeno, 0.003 moles de Yodo y 0.024 moles de Yoduro de Hidrgeno por litro. Calcular: a) El valor de las constantes KC y KP b) La presin total y las presiones parciales de los gases. H2 + I2 2HI

a) KC = [HI]2 / [H2][I2] = [0.024/V]2 / [0.003/V][0.003/V] = 64 KP = KC (RT)n n= 2 (1+1) = 0 KP = KC = 64 b) PV = nRT P = [(0.003+0.003+0.024)0.082670] / 1 PH2 = XH2 PT = (0.003/0.03) 1.65 = 0.165 atm PI2 = XI2 PT = (0.003/0.03) 1.65 = 0.165 atm PHI = XHI PT = (0.024/0.03) 1.65 = 1.32 atm

PT = 1.65 atm

Problema: En un recipiente de 10 litros se introducen 4 moles de Pentacloruro deFsforo a 227C. Sabemos que la constante en el equilibrio a 227C es KC = 2.2410-2 mol/l. Calcular: a) La concentracin de las especies en el equilibrio. b) Los moles de Pentacloruro de Fsforo que quedan sin reaccionar. c) La presin parcial de cada gas. d) Los moles de Pentacloruro de Fsforo que quedan sin reaccionar si se aaden al recipiente 10 moles de Cloro. PCl5(g) 0.4 M 0.4 x PCl3(g) + Cl2(g) ---x ---x

[PCl5]o = 4/10 = 4M Inicial Equilibrio

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IIGO MARTN ATXUTEGUI KC = [Cl2][PCl3] / [PCl5] = xx / (0.4 x) = 2.2410-2 x = 0.084 M [PCl3]= [PCl2] = 0.084 mol /l [PCl5] = 0.4 0.084 = 0.31 mol /l b) n moles = M V = (0.31) 10 = 3.15 moles de PCl5 c) P V = n R T P = [4.84 0.082 (227+273)] / 10 PT = 19.84 atm PPCl5 = X PCl5 PT = (3.15/4.84) 19.84 = 312.91 atm PPCl3 = X PCl3 PT = (0.84/4.84) 19.84 = 3.44 atm PCl2 = X Cl2 PT = (0.84/4.84) 19.84 = 3.44 atm d) Inicial Equilibrio PCl5(g) 0.315 0.315+x PCl3(g) + Cl2(g) 0.084 0.084+1 0.084-x 1.084-x

KC = = [Cl2][PCl3] / [PCl5] = [(1.084 x) (0.084-x)] / [(0315+x)] = 2.2410-2 x = 0.017 M n moles = M V = (0.315+0.017) 10 = 3.32 moles de PCl5

Problema: La KP a 1000C para el equilibrio de xido de Hierro /II) slido ms

Monxido de Carbono gaseoso para dar Hierro slido y Dixido de Carbono gaseoso es igual a 0.403. Si a travs del xido de Hierro (II) se hace pasar una mezcla gaseosa que contiene en volumen un 20% de Monxido de Carbono y un 80% de Nitrgeno. Calcular la composicin de la mezcla gaseosa saliente y el volumen de la mezcla en condiciones normales que se necesita para reducir 10 gr de xido de Hierro (II). FeO(s) + CO(g) Inicial Equilibrio Co Co x Fe + CO2(g) -----

=0 KP = KC KC = [CO2]/[CO] = x / (Co x) = 0.403 Mezcla Gaseosa Saliente: 80% N2 5.7% CO2

x = 0.057 M 14,3 % CO

n n FeO = n gr / P.mol = 10 / (55.8 + 16) = 0.139 moles PV=nRT V = 0.139 0.082 273 / 1 = 3.11 litros de FeO

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Problema: Considere el equilibrio Monxido de Carbono gaseoso mas Clorogaseoso para obtener COCl2 gaseoso, con una entalpa de 27.08 Kcal, decir que ocurrira si: a) Se aade un mol de Cloro a volumen constante. b) Se duplica el volumen a temperatura constante. c) Se introduce un gas inerte a temperatura y volumen constantes. d) Se eleva la temperatura a presin constante. e) Se eleva la presin a temperatura constante. CO + Cl2 COCl2

a) Al aumentar la concentracin de los reactivos el sistema se opone aumentando la produccin de los productos, es decir , el equilibrio se desplazar hacia los productos. b) Al tener distinto numero de moles en los reactivos que en los productos el equilibrio se desplazar hacia el lado donde haya menos moles , es decir, se desplazar hacia los productos. c) Como sabemos que P V / T es siempre constante, el equilibrio no sufrir cambio alguno. d) Como la entalpa es negativa la reaccin ser exotrmica , con lo que en el lado de los productos habr un desprendimiento de calor y por lo tanto una mayor temperatura. El sistema se opone al cambio desplazando el equilibrio hacia el lado con menor temperatura, es decir, se desplazar hacia los reactivos. e) Al elevar la presin el sistema se opondr desplazando el equilibrio hacia el lado donde haya menos presion, es decir, hacia donde haya menos moles, es decir, se desplazar hacia los productos.

Problema: Para el equilibrio anterior tenemos los siguientes datos: [CO] = 2M,[Cl2] = 2M, [COCl2] = 20M. Calcular la composicin si: a) Se aade1mol/l de Cl2. b) EL volumen de hace el doble c) Cuando se reduce el volumen a la mitad CO Inicial Equilibrio 2 2 x + Cl2 2 2x COCl2 20 20 +x

KC = [COCl2] / [CO][Cl2] = 20/22 = 5 l /mol

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IIGO MARTN ATXUTEGUI a) Inicial Equilibrio

CO 2 2 x

+

Cl2 3 3x

COCl2 20 20 +x

KC = [COCl2] / [CO][Cl2] = (20+x)/[(2-x)(3-x)] = 5 x = 0.42 M COMPOSICIN: [COCl2] = 20.42M [CO] = 1.58M b) [CO] 2M n moles de CO = M V = 2V V = 2V [CO] = n moles/ V = 2V/V = 2V/2V = 1M CO Inicial Equilibrio 1 1 x + Cl2 1 1x COCl2 10 10 +x

[Cl2] = 2.58 M

KC = [COCl2] / [CO][Cl2] = (10+x)/[(1-x)(1-x)] = 5 x = 0.64 M COMPOSICIN: [COCl2] = 10.64M [CO] = 0.36M c) [CO] 2M n moles de CO = M V = 2V V = V [CO] = n moles/ V = 2V/V = 2V/V = 4M CO Inicial Equilibrio 4 4 x + Cl2 4 4x COCl2 40 40 +x

[Cl2] = 0.36 M

KC = [COCl2] / [CO][Cl2] = (40+x)/[(4-x)(4-x)] = 5 x = 1.21 M COMPOSICIN: [COCl2] = 40.21M [CO] = 2.79M

[Cl2] = 2.79 M

Problema: Se introduce un mol de agua en un recipiente de 100 litros a 2642K, ysabemos que KP = 4.2110-5.Calcular KC y el numero de moles de Oxgeno en el recipiente.

n = 2 + 1 2 = 1 KP = KC(RT)n 4.2110-5 = KC(0.0822642)

KC = 1.9410-7 mol/l 2H2O 2Co 2(Co x) 2H2 --2x + O2 --x 2Co = 1mol/100litros Co = 10-2 MEl valor de x se aproxima a cero y por lo tanto es despreciable, dado que de otra forma queda una ecuacin de difcil resolucin.

Inicial Equilibrio

KC = [H2]2[O2]/[H2O]2 = [(2x)2x]/[2(10-2-x)]2 =1.9410-7 x = 1.710-7 M n n de O2 = MV = 1.710-710 = 0.017 moles 44



Problema: A 400C y 10 atm de presin el Amoniaco esta disociado en un 98%.Calcular las constantes Kp y Kc para dicha reaccin. NH3 no no(1) N2 + 3/2H2 ----no 3/2no

Inicial Equilibrio

nT = no(1-) + 1/2no + 3/2no= no(1+) = 0.98 PNH3 = XNH3 PT = (no(1-)/no(1+)) 10 = 0.10 atm PN2 = XN2 PT = ((1/2no)/no(1+)) 10 = 2.47 atm PH2 = XH2 PT = ((3/2no)/no(1+)) 10 = 7.42 atm Kp = [PN2]1/2[PH2]3/2/[PNH3] = 315 atm Kp = Kc(RT)n n = + 3/2 1 = 1 Kc = Kp/RT = 315(0.082(400+273) = 5.7 mol/l

Problema: La densidad del Cloruro de Carbonilo a 800C y 1 atm de presin esde =0.639 g/l. Calcular las constantes y Kp. COCl2(g) Co Co(1) CO(g) + --Co

Inicial Equilibrio

Cl2(g) --Co

M = n n/ l = n gr / P.moll = / P.mol = 0.639 /(235.5 + 12 16) = 6.4510-3 M Kc = [CO][Cl2]/[COCl2] = CoCo/Co(1-) = Co2/(1-) noT = no(1-) + no + no= no(1+) PCO = XCO PT = ((no)/no(1+)) PT PCl2 = XCl2 PT = ((no)/no(1+)) PT PCOCl2 = XCOCl2 PT = (no(1-)/no(1+)) PT Kp = [PCO][PCl2]/[PCOCl2] = = [((no)/no(1+)) PT][((no)/no(1+)) PT]/[(no(1-)/no(1+)) PT] = [2/(1-2)] PT Kp = Kc(RT)n n = 1 + 1 - 1 = 1 [2/(1-2)] PT = [Co2/(1-)](RT) = (PT CoRT)/CoRT = 0.76 Kp = [2/(1-2)] PT = 1.37 atm

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Problema: Cuando el Dixido de Carbono reacciona con el grafito a 5 atm y

800C se transforma el 40% del Dixido de Carbono en Monxido de Carbono. Calcular las presiones parciales en el equilibrio, el porcentaje de Monxido de Carbono en el equilibrio y el valor de Kp. CO2(g) + C(s) Equilibrio no(1) 2CO2(g) 2no

= 0.4 nT = no(1-) + 2no = no(1+) XCO = no(1-)/no(1+) = 0.43 XCO2 = 2no/no(1+) = 0.57 En el equilibrio el porcentaje de CO = 57.14% PCO = XCO PT = 0.43 5 = 2.14 atm PCO2 = XCO2 PT = 0.57 5 = 2.86 atm Kp = [PCO]2/PCO2 = 3.81 atm

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CIDO-BASEDefiniciones de cido y baseARRENIUS: Segn la teora clsica de Arrenius toda sustancia que en disolucin acuosa se ioniza formando protones(H+) o iones hidronio (H3O+) es un cido. Base entonces sera toda sustancia que en disolucin acuosa libera hidroxilos (OH-). cido Clorhdrico cido Actico HCl H2 O H2 O H2 O H+ + ClH3O+ + CH3COONa+ + OHNH4+ + OH-

CH3COOH NaOH

Hidrxido de Sodio Amoniaco

NH3 + H2O

Brnsted-Lorry: Un cido es una sustancia capaz de ceder protones y un base es toda sustancia capaz de aceptar protones. Cada cido y cada base tienen su par cido-base conjugado.Base2 cido1 cido2+

Base 1

Par cidobase conjugado

Amoniaco

NH3 + H2O

NH4 + OH-

Los cido y bases pueden ser fuertes, es decir, si estn completamente ionizados y por lo tanto = 1. Los cidos y bases dbiles por lo tanto sern lo s que no estn disociados al 100% , es decir, 1. Siendo AH un cido en general: AH + H2O Inicialmente: Co Equilibrio Co(1-) Kc = [H3O+][A-]/[AH][H2O] Ka = [H3O ][A ]/[AH] Siendo Ka la constante de acidez que nos indica lo fuerte o dbil que ser el cido. La mayora de los cido inorgnicos son cidos fuertes.+ -

H3O+ + A----Co Co En todos los equilibrios de este tipo [H2O] = cte

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IIGO MARTN ATXUTEGUI Siendo B una base en general: B + H2O Inicialmente: Co Equilibrio Co(1-) Kc = [BH+][OH-]/[B][H2O] Kb = [BH ][OH ]/[B] Siendo Kb la constante de basicidad que nos indica lo fuerte o dbil que ser la base. La mayora de los hidrxidos son bases fuertes. Los cidos poliprticos, los que tienen ms de un protn, se comportan siempre cediendo los protones uno a uno. Que un cido sea poliprtico no indica que sea dbil o fuerte. H3PO4 + H2O H2PO4- + H2O HPO42- + H2O H3O+ + H2PO4H3O+ + HPO42H3O+ + PO43Ka1 Ka2 Ka1>Ka2>Ka3 Ka3+ -

BH+ + OH----Co Co En todos los equilibrios de este tipo [H2O] = cte

Las sustancias anfteras son las que son capaces de comportarse como cido y como base. 2H2O Kc = [H3O+][OH-]/[H2O] Kw = Kc[H2O] = [H3O+][OH-] H3O+ + OHKw producto inico de agua = 10-14

Escala de pHEl pH es el menos logaritmo decimal de la concentracin de protones pH = - log[H3O+] El pOH es el menos logaritmo de la concentracin de OHpOH = - log[OH-] pH + pOH = 14 Disoluciones cidas: [H3O+] > [OH-] Disoluciones bsicas: [H3O+] < [OH-] [H3O+] > 10-7 [H3O+] < 10-7

Disoluciones neutras: [H3O+] = [OH-] = 10-7 pH: 0 7 14

CIDA

BSICA

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cidos y bases dbilesSiendo AH un cido en general: AH Inicialmente: Co Equilibrio Co(1-) H+ + A----Co Co

Ka = [H+][A-]/[AH] = Co22/Co(1-) = Co2/(1-) Cuando Ka 10-5 [H+] = Co (1-) 1 = Ka/Co pH = -log(Co)

Si la concentracin inicial del cido o de la base es menor que 10-6, es decir, si estn muy diluidos, tendremos que tener en cuenta la disociacin del agua. AH + H2OCo(1-)

H3O+ + ACo

H2 O

H3O+ + OH-

Co

[H+] = [H+]w + [H+]a [H+] + [OH-] = 10-14 [[H+]w + Co] + [OH-] = 10-14

Problema: Calcular el pH de una disolucin de cido Clorhdrico 210-8 M.HCl H+ + Cl210-8 -----8 --210 210-8 H3O+ + OHx x 2 -8 -14 x + 210 x 10

Inicialmente: Finalmente: H2 O

10-14 = [H+]T [OH-] = [x + 210-8][x] x = 910-8 M [H+] = 210-8 + 210-8 = 1110-8 pH = -log[H+] = -log[1110-8] = 6.95

El pH nos da un valor bastante prximo al neutro porque la concentracin de cido es mnima.

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NeutralizacinLa neutralizacin es el proceso por el cual el catin caracterstico del disolvente se une con el anin caracterstico del mismo para formar molculas del disolvente. Se cumple siempre que: n equivalentes cido = n equivalente base Ncido Vcido = Nbase Vbase En el caso de que la Normalidad y la Molaridad fueses iguales, es decir, que la valencia fuese 1, entonces en vez de con equivalentes podramos trabajar con moles. Por lo general cuando se unen una base y un cido producen una sal y agua. Un indicador es una sustancia que cambia de color cuando vara la concentracin de [H+] o de [OH-].

Valoraciones cido-BaseCuando tenemos un cido del cual conocemos su volumen pero desconocemos su normalidad podemos ir mezclndolo con una base de la cual conozcamos su normalidad y viendo el volumen necesario para que la mezcla final sea neutra podemos calcular la normalidad del cido inicial por la frmula de la neutralizacin. De igual manera podemos hacerlo con una base.

HidrlisisLa hidrlisis es una reaccin pro la cual haciendo reaccionar sal y agua se produce una ruptura de la sal en cationes y aniones. Una sal se disocia siempre al 100%. SAL: cido Fuerte y Base Fuerte H2 O AB H2 O NaClCo

A- + B+ Na+ + ClCo Co

En este tipo de hidrlisis se producen iones muy estables que no reaccionaran posteriormente y por lo cual el pH de la disolucin ser neutro. SAL: cido Dbil y Base Fuerte Suelen indicarnos el Ka ABCo

H2 O

Co

A-

+

B+

Co

Despus de la hidrlisis al anin proveniente del cido reacciona con el agua. A- + H2 O Kh = [AH][OH-]/[A-]= Kw/Ka AH + OHDonde Kh es la constante de hidrlisis. 50 IIGO MARTN ATXUTEGUI

IIGO MARTN ATXUTEGUI SAL: cido Fuerte y Base Dbil Suelen indicarnos el Kb NH4Cl H2 O Cl+ NH4+

Despus de la hidrlisis al catin proveniente del base reacciona con el agua. NH4+ + H2O Kh = [NH3][H3O+]/[NH4+]= Kw/Kb SAL: cido Dbil y Base Dbil CH3COONH4 H2 O Ch3COOl- + NH4+ NH3 + H3O+

Despus de la hidrlisis al catin proveniente del base y el anin proveniente del cido reaccionan con el agua. CH3COO- + NH4+ + H2O CH3COOH + NH4OH

Kh = [CH3COOH][NH4OH]/[CH3COO-][NH4+] = KaKb = Kw/(KaKb)

Efecto In ComnSucede cuando a un cido dbil o a una base dbil le aadimos una sal con un in comn con alguno de ellos. AHCo(1-) Co Cs

A- + H+Co

AB

Cs

A- +

B+Cs

Efecto in comn, el equilibrio , segn la ley de Le Chatelier, se desplaza hacia los reactivos.

Ka = [A-]T[H+]/[AH] = (Cs + Co)Co/Co(1-) = (Cs + Co) /(1-) Si el valor de Ka es menor de 10-5 entonces: Ka = Cs

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Disoluciones reguladoras o TampnLas disoluciones reguladoras se forman con un cido dbil y su base conjugada o una base dbil y su cido conjugado. cido Dbil y Base Conjugada AHC(1-)

AC

+ H+C

ACC

AC

+ C+C

La base conjugada tiene la misma concentracin que el cido del que viene. Efecto In Comn

Suponemos despreciable

Ka = [A-]T[H+]/[AH] = ([A-]sal + [A-]cido)[H+]/[AH] [H+] = ([CIDO]/[SAL])Ka = ([C(1-)]/[C])Ka Base Dbil y cido Conjugado NH3Co(1-)

[H+] = Ka (1-)

NH4+Co

+ OHCo

NH4ClC

NH4+C

+ ClC

El cido conjugado tiene la misma concentracin que la base del que viene. Efecto In Comn

Suponemos despreciable

Kb = [NH4+]T[OH-]/[NH3] = ([NH4+]sal + [NH4+]cido) [OH-]/[NH3] [OH-] = ([BASE]/[SAL])Kb = ([C(1-)]/[C])Kb [OH-] = Kb (1-)

Solubilidad Slo para salesS = n gr soluto/100 gr disolvente NaHCO3s ----s

A veces nos dan la solubilidad en gr/l Na+ + HCO3--s

Kps = [Na+][HCO3-] = s2

Kps es el producto de solubilidad

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IIGO MARTN ATXUTEGUI Llamamos precipitacin al fenmeno por el cual en una disolucin sobresaturada aparece parte del soluto en estado slito al no poder la disolucin aceptar mas. A dicha parte del soluto le denominaremos precipitado. Si conocemos el producto de solubilidad podemos calcular la solubilidad(s), si queremos conocer si cierta cantidad de soluto producir precipitado calcularemos una solubilidad nueva (s)y entonces: Si s > s Si s < s Se produce precipitado El soluto se diluye en su totalidad

Llamaremos precipitacin fraccionada cuando al tener una mezcla no homognea de diversos disolvente y con un distinto producto de solubilidad intentamos diluir un soluto. En este caso cuanto mayor sea el producto de solubilidad mayor ser la solubilidad y por lo tanto es donde habr menos precipitado (si este se produciese).

Problema: Tenemos una disolucin de Cromato de Bario con una concentracinde [Ba2+] = 9.210-6 M. Calcular el producto de solubilidad. BaCrO4 s --Ba2+ + CrO42----s s

Kps = [Ba2+][CrO42-] = s2 = (9.210-6)2 = 8.46410-11 M2

Problema: El producto de solubilidad a 25C del Hidrxido de Magnesio es1.810-11. Calcular la solubilidad en: a) Agua pura b) Disolucin de pH = 12 c) Disolucin con 0.05 M de Hidrxido de Bario Mg2+ H+ + + 2OHOH[OH-] = 10-7 M

a) Mg(OH)2 H2 O

El agua pura tiene un pH de 7 por lo que el pOH ser 7 Kps = [Mg2+][OH-]2 = [Mg2+][10-7]2 = 1.810-11 b) pH = 12 pOH = 2

[Mg2+] = s = 1.810-3 M [OH-] = 10-2 M [Mg2+] = s = 1.810-7 M

Kps = [Mg2+][OH-]2 = [Mg2+][10-2]2 = 1.810-11 c) Mg(OH)2 BaOH0.05

Mg2+ Ba2+0.05

+ +

2OH2OH20.05

Kps = [Mg2+][OH-]2 = [Mg2+][20.05]2 = 1.810-11 53

[Mg2+] = s = 1.810-9 M IIGO MARTN ATXUTEGUI


Problema: Indicar si se producir la precipitacin al mezclar 50ml de NitratoClcico con una concentracin de 510-4 M con 70ml de una disolucin 210-4 M de Fluoruro Sdico. Datos: Kps CaF2 = 5.310-9. Ca(NO3)2 CaF2 + 2NaNO3 Ca + 2F2+

+ 2NaF CaF2 2+ - 2 Kps = [Ca ][F ] = 5.310-9

- Ca(NO3)2 n n = V M = 5010-3 510-4 = 2.510-5 moles de Ca(NO3)2 Ca(NO3)2 Ca2+ + 2NO32+ -5 [Ca ] = 2.510 - NaF n n = M V = 7010-3 210-4 = 1.410-5 moles de NaF NaF Na+ + F[Na+] = 1.410-5 Como Kps < Kps No existe precipitado del Fluoruro de Calcio

Kps = [Ca2+][F-]2 = [2.510-5/(70+50)10-3][1.410-5/(70+50)10-3] = 2.8310-12 M3

Problema: Calcular el pH de las siguientes disoluciones acuosas:

a) cido Clorhdrico 0.02 N b) Hidrxido Sdico 0.5 M c) Disolucin formada al disolver 9ml de cido Clorhdrico de = 1.19 g/cm3 del 36% de riqueza y complementando con agua destilada hasta 250 ml d) Hidrxido Brico 210-2 M e) Amoniaco 0.1 M y Kb = 1.810-5 f) cido Benzoico 0.2 M y Ka = 6.610-5

a) Valencia del HCl =1 M=N H2 O HCl H+ + Cl0.02 M 0.02M 0.02M

pH = -log[H+] = -log[0.02] = 1.69 b) NaOH0.5 M

H2 O

Na+ + OH0.5M 0.5M

pH + pOH = 14

pH = 14 pOH = 14+ log[OH-] = 14 + log[0.5] = 13.69

c) m = V = 1.19 9 = 10.71 gramos 36gr HCl/100gr Ds = n gr soluto/10.71 gr HCl diluido [HCl] = n n ( V = [3.86/36.5]/25010-3 = 0.42 M pH = -log[H+] = -log[0.42] = 0.37 54

n gr = 3.86 gr de HCl


IIGO MARTN ATXUTEGUI d) Ba(OH)2210-2 -----

Ba2+ + 2OH----210-2 ----2(210-2)

pOH = -log[OH-] = -log[410-2] = 1.39 pH + pOH = 14 pH = 14 - pOH = 12.60 e) NH30.1 0.1(1-)

+

H2 O

NH4+ + OH---0.1 ---0.1

Kb = [NH4+][OH-]/[NH3] = 0.122/0.1(1-) = 1.810-5 pOH = -log[OH-] = -log[0.11.3910-2] = 2.85 pH + pOH = 14 pH = 14 - pOH = 11.14 f) C6H5COOH0.2 0.2(1-)

= 1.3910-2

+

H2O

C6H5COO---0.2

+

H3 O+---0.2

Ka = [C6H5COO-][H3O+]/[C6H5COOH] = 0.222/0.2(1-) = 6.610-5 = 1.8210-2 pH = -log[H3O+] = -log[0.21.8210-2] = 2.44

Problema: Se tiene un litro de disolucin de Sosa Custica de pH = 13 y se pide

calcular: a) Los gramos de dicho compuesto necesario para prepararlo. b) El volumen de H2O que hay que aadir a un litro de la disolucin anterior para que el pH sea 12. pOH = 1 NaOHCo

a) Si pH = 13

[OH-] = 10-1 Na+Co

+ OHCo

[NaOH]o = 10-1 = n n NaOH / V n n = 10-1 moles de NaOH -1 n gr = n n P.mol = 10 (13+16+1) = 4 gramos de NaOH b) NaOH H2 O Na+ + OHH+ + OH-

Si pH = 12 pOH = 2 [OH-] = 10-2 [NaOH]o = 10-2 = n n NaOH / V = 10-1 / V V = 10 litros El volumen de agua aadido sern 9 litros 55 IIGO MARTN ATXUTEGUI


Problema: Se tienen cuatro disoluciones de concentracin 0.1 N de las siguientes

sales: Cloruro Amnico, Sulfato Sdico, Cianuro Sdico y Benzoato Potsico. Indicar si presentaran todos el mismo pH y sino es as ordenarlo segn pH creciente. Datos: KbNH4OH = 1.810-5, KaHCN = 510-10, KaC6H5COOH =6.610-5

NH4Cl viene del NH4OH (Base Dbil) y del HCl (cido Fuerte) pH < 7 Na2SO4 viene del NaOH (Base Fuerte) y del H2SO4 (cido Fuerte) pH = 7 NaCN viene del NaOH (Base Fuerte) y del HCN(cido Dbil) pH > 7 C6H5COOK viene del KOH (Base Fuerte) y del C6H5COOH (cido Dbil) pH > 7 Al ordenarlo por el pH slo tendramos problemas al ver el Cianuro Sdico y el Benzoato Potsico pero si nos fijamos en las constantes de acidez de ambos cidos vemos que el cido del que proviene el Cianuro Sdico es mucho menor y por lo tanto mucho ms dbil y por lo tanto el pH ser mayor. pH: NH4Cl < Na2SO4 < C6H5COOK < NaCN

Problema: Calcular:

a) El pH de una disolucin obtenida al mezclar 10 litros de una base dbil monobsica medida a 20C y 2atm de presin en H2O suficiente para alcanzar 5,5 litros de disolucin Kb = 1.7810-5 b) La normalidad de una disolucin de Hidrxido Potsico para que el pH sea igual al de la disolucin anterior.

a) P V = n R T BOHC C(1-)

n = 210 / 0.082293 = 0.83 moles B+ + OH---C ---C

[BOH] = 0.83/5.5 = 1.51 Kb = [B+][OH-]/[BOH] = C22/C(1-) = 1.7810-5 = 1.0810-2 pH + pOH = 14 pH = 14 pOH = 14 + log[0.1511.0810-2] = 11.21 b) KOH K+ + OH-

[OH-] = 0.151 1.0810-2 = 1.6410-3 [KOH]o = 1.6410-3 Como la valencia del KOH es 1

N = 1.6410-3

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PROPIEDADES COLIGATIVASPrimera ley de RaoultLas propiedades coligativas son aquellas que dependen slo de la concentracin de partculas de soluto, pero no de la naturaleza de las mismas. Algunas de ellas son la presin osmtica, la presin de vapor, el punto de ebullicin y de congelacin. Raoult encontr que algunas disoluciones seguan un comportamiento que se puede expresar como: la presin parcial de vapor a cualquier temperatura de un componente i de una disolucin es proporcional a su fraccin molar (Xi): Pi = Pi Xi Donde Pi presin de vapor del componente puro Las disoluciones que cumplen la ley de Raoult son las disoluciones ideales.

Descenso de la presin de vaporCuando en un disolvente liquido se disuelve un soluto no voltil, la presin de vapor del disolvente puro es mayor que la presin de vapor de la disolucin a igual temperatura. La presin de vapor de un liquido depende del numero de molculas que se evaporan, es decir, que se escapan de su superficie. En una disolucin parte de la superficie la ocupan molculas del soluto que al no se voltil no se evaporan, por lo que la presin de vapor desciende. Con ellos enunciamos las segunda ley de Raoult: El descenso de la presin de vapor en una disolucin no depende de la naturaleza de las sustancias disueltas sino que es proporcional a la fraccin molar del soluto. P = PD XS Cuando la disolucin sea muy diluida el nmero de moles del disolvente ser mucho mayor que el nmero de moles del soluto con lo que la fraccin molar del soluto se podr escribir como: XS = nS / (nS + nD) nS / nD P = KV Con lo que podemos decir que el descenso de la presin de vapor es proporcional a la molalidad del cuerpo disuelto. KV recibe el nombre de constante de descenso molal de la presin de vapor y es caracterstica del disolvente.

Elevacin del punto de ebullicinEl descenso de la presin de vapor producido por la presencia del soluto lleva consigo una elevacin del punto de ebullicin respecto al disolvente puro. Te = Ke

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La elevacin del punto de ebullicin es proporcional a la molalidad del la disolucin. Ke es la constante de elevacin molal del punto de ebullicin o constante ebulloscpica.

Descenso del punto de congelacinEl punto de congelacin o de solidificacin, igual que el punto de fusin de una disolucin es siempre ms bajo que el del disolvente puro, esto es tambin consecuencia de las disminucin de la presin de vapor. Tf = Kf Tc = Kc El descenso del punto de congelacin o de fusin es proporcional a la molalidad de la disolucin. Kf, Kc es la constante de descanso molal del punto de congelacin o constante crioscpica.

Anticongelantes y mezclas frigorficasLos anticongelantes tienen su fundamento en el descenso del punto de congelacin de un disolvente al formar una disolucin. Los anticongelantes son solutos fcilmente solubles en agua que no pueden producir corrosin. Para se utiliza la glicerina y el etilenglicol. El descenso del punto de congelacin de las disoluciones es tambin el fundamento de las mezclas frigorficas utilizadas comnmente para obtener temperaturas inferiores a cero grados centgrados.

Osmosis y presin osmticaEl paso de molculas a travs de una membrana semipermeables recibe el nombre de osmosis. Una membrana semipermeables permite el paso de molculas pequeas (disolvente) a travs de sus poros pero impide el paso de las molculas grandes (soluto). Cuando separamos dos disoluciones de diferente concentracin mediante una membrana semipermeables existe un flujo de disolvente de la disolucin mas diluida a la mas concentrada hasta igualar las concentraciones. La presin osmtica se comporta de igual forma que la gaseosa en los gases ideales. V=nRT presin osmtica

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Problema: Tenemos 100ml de cido Sulfrico 0.2 Normal y 70ml de Hidrxidode Potasio 0.2 Normal. Calcular el pH de la disolucin.

MH2SO4 = Normalidad / Valencia = 0.2 / 2 = 0.1 Molar n n = M V = 0.1 0.1 = 0.01 moles de H2SO4 MKOH = Normalidad / Valencia = 0.2 / 1 = 0.2 Molar n n = M V = 0.2 0.07 = 0.014 moles de KOH H2SO4Inicialmente: Finalmente: 0.01 (0.01-0.007)

+

2KOH0.014 -------

K2SO4-----0.007

+ 2H2O-----0.014

EL reactivo limitante es el Hidrxido de Potasio. [H2SO4] = 0.003 / 0.170 = 0.0176 Molar H2SO4Inicialmente: Finalmente: 0.0176 -----

2H+----20.176

+

SO42-----0.176

pH = -log [H+] = -log[20.176] = 1.45

Problema: Mezclamos 50ml de HCl 0.2M con 100ml de CH3COOH 0.2M.Datos: Ka = 1.8 10-5

La concentracin de los protones desprendidos por el cido actico es despreciable frente a la del cido clorhdrico, ya que el HCl es un cido fuerte y sufre una disociacin total y el cido actico es un cido dbil y sufre una disociacin parcial. n n HCl = 0.2 0.05 = 0.01 Molar HClInicialmente: Finalmente: 0.01 ----

H+--0.01

+

Cl---0.01

[H+] = 0.01 / 0.150 = 0.067 despreciable pH = -log[H+] = -log[[H+]HCl + [H+]CH3COOH] pH = 1.17

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Problema: Tenemos una mezcla de 100ml de Hidrxido de Bario y 100ml deAmoniaco 0.2 Normal. Datos: Kb NH4OH = 1.810-5

Al igual que en el problema anterior la concentracin de hidroxilos desprendidos por el Amoniaco son despreciables frente a los del Hidrxido Brico al ser este una base fuerte que se disocia totalmente y el Amoniaco una base dbil que se disocia parcialmente. MBa(OH)2 = Normalidad / Valencia = 0.02 / 2 = 0.01Molar n n = Molaridad Volumen = 0.01 0.1 = 0.001 moles de Ba(OH)2 Volumen total = 100 + 100 = 200ml [Ba(OH)2] = 0.001 / 0.2 = 510-3 Molar Ba(OH)2Inicialmente: Finalmente: 510-3 ----

Ba2+--510-3

+

2OH---2510-3

pH + pOH = 14

pH = 14 pOH = 14 + log[OH-] = 12

Problema: Tenemos un matraz erlenmeyer en el que introducimos 50ml de

NaOH 0.2 Normal, a travs de una bureta aadimos HCl 0.1 Normal. Calcular el pH : a) En el momento inicial. b) Al aadir 50ml de HCl c) Al aadir 100ml de HCl d) Al aadir 200ml de HCl

n n NaOH = Normalidad Volumen / Valencia = 0.2 0.05 / 1 = 0.01 a)Inicialmente: Finalmente:

NaOH0.01 0.01

+ HCl-----

NaCl-------

+

H2 O---------

[OH-] = 0.01 /0.05 pH + pOH = 14 pH = 14 pOH = 14 + log[0.01/0.05] = 13.3

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IIGO MARTN ATXUTEGUI b) n n HCl = Molaridad Volumen = 0.1 0.05 = 0.005 NaOHInicialmente: Finalmente: 0.01 0.005

+ HCl0.005 ---

NaCl---0.005

+

H2 O----0.005

[NaOH] = 0.005 / (0.05 + 0.05) = 0.05 NaOHInicialmente: Finalmente: 0.05 ----

Na2+--0.05

+

OH---0.05

pH + pOH = 14

pH = 14 pOH = 14 + log[0.05] = 12.69

c) n n HCl = Molaridad Volumen = 0.1 0.1 = 0.01 NaOHInicialmente: Finalmente: 0.01 ----

+ HCl0.01 ---

NaCl---0.01

+

H2 O----0.01

NaCl pH = 7

Na2+

+

Cl-

d) n n HCl = Molaridad Volumen = 0.1 0.2 = 0.02 NaOHInicialmente: Finalmente: 0.01 ----

+ HCl0.02 0.01

NaCl---0.01

+

H2 O----0.01

[HCl] = 0.01 / (0.05 + 0.2) = 0.04 HClInicialmente: Finalmente: 0.04 ----

H+--0.04

+

Cl---0.04

pH

Apuntes quimica

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