VÍDEO: CÁLCULOS CON MOL

Ejercicios propuestos de mol-átomos-moléculas.

PRACTICA CON FACTORES DE CONVERSION.

1. La plata se emplea en la fabricación de joyas, cubiertos y aleaciones. En el diseño de una pieza de joyería, se requieren 1.8 moles de plata. A cuántos gramos de plata equivales estos moles?

2. La cafeína, principal compuesto del café, tiene la fórmula C₈H₁₀N₄O₂. Cuántos gramos hay en 0.035 moles de cafeína? A cuántos miligramos equivalen?

3. Una cucharada de azúcar de caña, C₁₂H₂₂O₁₁, tiene una masa aproximada de 30 gramo. Cuántas moles de sacarosa tiene dos cucharadas de azúcar?

4. Si una persona toma seis tabletas de antiácido, que contiene 0.5 g de carbonato de calcio CaCO₃  por tableta. Cuántas moles de CaCO₃ toma en total?

5. El polvo de hornear contiene carbonato de amonio (NH₄)₂CO₃. Calcula la cantidad de gramos en 0,65 moles.

6. calcula la cantidad de moles de agua que hay en 9.65 x 10²³ moléculas de agua. Resp. 1.6 mol de agua.

7. Cuántos gramos de cobre hay en 3.22 x 10²⁴ átomos de cobre?

Resp. 339 g de Cu.

8. Calcule la cantidad de moles de iones de sodio (Na⁺) en 1.3 moles de sulfato de sodio (Na₂SO₄)

Resp. 2.6 moles de Na⁺

9. Cuántos átomos de sodio se encuentran en un trozo del mismo elemento que contiene 2.6 x 10^-5 mol - átomos?  Resp. 1.56 x 10¹⁹ átomos de Na

10. Calcule la masa en gramos del oxígeno presente en 1.3 mol de sulfato de sodio. Resp.83.2 g de Oxígeno.

LA FALTA DE PROGRESO SIGNIFICA RETROCESO

Hibridación del carbono.

Estructura y propiedades del átomo de carbono

• El carbono puede unirse consigo mismo formando polímeros, que son compuestos de elevado peso molecular, constituyendo cadenas abiertas
• El átomo de carbono se presenta como un sólido de color negro, a excepción del diamante y el grafito que son cristalinos.
• La densidad del carbono es de 3.51 g/cc, se funde a 3527° C, hierve a 4200° C.

De igual manera constituye ciclos, o cadenas cerradas; forman figuras geométricas regulares

• El ciclopropano y el ciclobutano son inestables.
• Los más estables son el ciclo pentano y ciclo hexano

Tipos de carbonos de acuerdo a su posición

Primarios.- Si están en los extremos
Secundarios.- Si son intermedios y unidos a dos carbonos contiguos
Terciarios.- Si en su estructura se unen a tres carbonos contiguos
Cuaternarios.- Si saturan sus cuatro enlaces con cuatro carbonos contiguos

• Se encuentra ubicada en la tabla periódica en el segundo periodo, su número atómico es 6 y su masa atómica es 12 Da (dalton), tiene cuatro electrones de valencia en su último nivel de energía los que determinan todas sus propiedades químicas.

Por su distribución electrónica al átomo de carbono presenta las siguientes propiedades:

Tetravalencia

El átomo de carbono, pera cumplir con la ley de los octetos, puede ganar o perder cuatro electrones para alcanzar así la configuración electrónica de un gas noble. En la mayoría de los compuestos actúa como elemento electronegativo. Al formar compuestos como el oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, y carbono lo hace por covalencia, es decir que comparte los electrones.

Estabilidad de los enlaces

Los compuestos orgánicos presentan gran estabilidad debido a que el átomo de carbono tiene un volumen reducido y los enlaces covalentes que forman son fuertes y estables. Esta solidez en el enlace covalente permite la formación de largas cadenas con un número ilimitado de carbonos. Como ya se explicó, presenta cuatro electrones en su último nivel de valencia, lo cual determina que comparta los cuatro electrones en su último nivel de energía completando los ocho electrones

Estructura tetratónica

los cuatro electrones de valencia se hallan situados dos en el orbital 2s y dos en el orbital p (px1 y en py1), esto implica que al encontrarse en diferentes orbitales tienen diferente cantidad de energía. Sin embargo, el análisis de rayos X demuestra que los cuatro enlaces formados por el átomo de carbono se encuentran en direcciones preestablecidas, es decir, las cuatro valencias del átomo de carbono son iguales, así como también sus ángulos. Estos enlaces los encontramos en direcciones preestablecidas ubicados en las direcciones de los vértices de un tetraedro, en cuyo centro se encuentra el núcleo


 Carbono con sus ángulos preestablecidos

Recordemos que, la valencia está dado por los enlaces que un átomo es capaz de formar en un compuesto. El átomo de carbono está en la capacidad de formar cuatro enlaces con otros átomos de allí uno de los fundamentos de la química orgánica que es la tetracovalencia del átomo de carbono, que se explica con la teoría de la hibridación partiendo del estado fundamental y excitado del átomo de carbono. Cuando un átomo de carbono se encuentra en estado libre, tiene una distribución electrónica determinada y a esa distribución se la denomina el estado fundamental.
Pero cuando el átomo de carbono está formando compuestos presenta otra distribución electrónica a la que se llama estado excitado.

Teoría de la hibridación

La teoría de la hibridación del átomo de carbono consiste en el re ordenamiento de los electrones para que cada uno de los cuatro orbitales posea la misma cantidad de energía, es decir que la hibridación es la mezcla de los orbitales puros con el fin de obtener un mismo número de orbitales híbridos. La configuración electrónica cambia cuando uno de los electrones del orbital s adquieren más energía y saltan al orbital pz, que está vacío. En este momento pasan del estado fundamental al estado excitado. Es aquí donde el átomo de carbono tiene cuatro electrones impares y cada uno puede formar un enlace que representa las cuatro valencias.

Estado excitado del átomo de carbono.



La excitación que se produce en el átomo de carbono es simultanea a ala re estructuración en las características energéticas de los electrones, que permite una alteración en la forma y orientación de los orbitales s y p, ya que sus orbitales tienen un mismo nivel de energía y además un continuo movimiento en sus orbitales.
En el átomo de carbono presenta tres tipos de hibridadción que son: hibridación tetraedral, hibridación trigonal e hibridadción digonal.

Hibridación tetraedral

la hibridación sp3 o tetraedral se da por la combinación de los orbitales s y p, que dan origen a la formación de orbitales nuevos iguales que poseen la misma energía, en los cuales cada uno tiene un electrón. La hibridación tetraedral da lugar a la formación de compuestos por enlace covalente.

Hibridación trigonal

Cuando en una combinación intervienen un orbital s y dos orbitales p, se originan tres orbitales sp2 equivalentes, que tienen sus ejes de simetría en el mismo plano y forman entre si ángulos de 120°, por lo tanto, queda constituido de la siguiente manera: 2 (sp2)1 2(sp2)1 2pz1.
Por otra parte, el tercer orbital, es decir, 2pz, que no intervino en la hibridación, presenta una dirección que es perpendicular con el plano de los demás orbitales hibidos. Este tipo de hibridación (trigonal) es común en los compuestos los cuales se unen dos átomos de carbono por enlace covalente doble.

Hibridación digonal

la hibridación digonal se da pro la combinación de los electrones de los orbitales 2s y 2px, en donde los electrones de los orbitales py y pz, quedan inmutables y se mantienen. La hibridación digonal da lugar a la formación de dos orbitales colineales híbridos denominados sp, que originan ángulos de 180°. El segundo nivel, por lo tanto, queda constituido de la siguiente manera: 2 (sp)1 2 (sp)1 2py1 2pz1.
Este tipo de hibridación es característico de los compuestos en los cuales dos átomos de carbono se unen por enlace covalente triple, formando entre si los ángulos de 180° ya antes mencionados.

De acuerdo con los tipos de hibridación, en los compuestos orgánicos se pueden dar diferentes tipos de enlaces: enlace triple, enlace doble, enlace simple por supuesto todos covalentes entre carbono carbono.

Orbitales moleculares

Son los orbitales en los cuales se encuentra el par de electrones compartidos en un enlace covalente teniendo como característica esencial es su continuo dinamismo lo que quiere decir que ocupan orbitales equivalentes a los orbitales atómicos.
Estos orbitales están dispuestos en el espacio alrededor de dos o más núcleos atómicos a diferencia de los orbirtales atómicos los que orbitan alrededor de un solo núcleo, hay dos tipos de orbitales: Pi y sigma

Orbitales sigma (σ)

Estos orbitales son uniformemente simétricos en torno del eje intermolecular, y se generan por el solapamientos entre un orbital sp3, sp2 y sp, de un carbono y un sp2 de otro carbono. es decir que los orbitales sigma, constituyen un nuevo orbital molecular simétrico alrededor del eje intermolecular.

Orbitales Pi (π)

Cuando los orbitales p se sobreponen o solapan lado con lado perpendicularmente al eje intermolecuar en forma asimétrica forma dos pares o mitades idénticas, una encima y una debajo del eje los que se denominan lóbulos los que guardan simetría con relación al eje. En el gráfico anterior las líneas entre punteadas constituyen el eje intermolecular en donde se observa el enlace sigma y en sima y por de bajo de el los lóbulos o enlaces Pi. Los orbitales Pi constituyen un orbital molecular en cuya región se encuentran dos electrones cuyas cargas eléctricas ayudan a mantener unidos a los dos núcleos del carbono.

BUEN PULSO Y ÉXITOS.

MOL Y CALCULOS QUÍMICOS.

OBJETIVO.- Distinguir los conceptos de mol y de número de Avogadro para aplicarlos en la resolución de problemas.
Introducción.- El concepto de mol es uno de los más importantes en la química. Su comprensión y aplicación son básicas en la comprensión de otros temas. Es una parte fundamental del lenguaje de la química.
MOL.- Cantidad de sustancia que contiene el mismo número de unidades elementales (átomos, moléculas, iones, etc.) que el número de átomos presentes en 12 g de carbono 12.
Cuando hablamos de un mol, hablamos de un número específico de materia. Por ejemplo si decimos una docena sabemos que son 12, una centena 100 y un mol equivale a 6.022x 10. Este número se conoce como Número de Avogadro y es un número tan grande que es difícil imaginarlo.

Un mol de azufre, contiene el mismo número de átomos que un mol de plata, el mismo número de átomos que un mol de calcio, y el mismo número de átomos que un mol de cualquier otro elemento.

1 MOL de un elemento = 6.022 x 10átomos

Si tienes una docena de canicas de vidrio y una docena de pelotas de ping-pong, el número de canicas y pelotas es el mismo, pero ¿pesan lo mismo? NO. Así pasa con las moles de átomos, son el mismo número de átomos, pero la masa depende del elemento y está dada por la masa atómica del mismo.
Para cualquier ELEMENTO: 

1 MOL = 6.022 X 10ÁTOMOS = MASA ATÓMICA (gramos)

Ejemplos:

Moles	Átomos	Gramos (Masa atómica)
1 mol de S	6.022 x 10 átomos de S	32.06 g de S
1 mol de Cu	6.022 x 10átomos de Cu	63.55 g de Cu
1 mol de N	6.022 x 10átomos de N	14.01 g de N
1 mol de Hg	6.022 x 10átomos de Hg	200.59 g de Hg
2 moles de K	1.2044 x 10 átomos de K	78.20 g de K
0.5 moles de P	3.0110 x 10átomos de P	15.485 g de P

En base a la relación que establecimos entre moles, átomos y masa atómica para cualquier elemento, podemos nosotros convertir de una otra unidad utilizando factores de conversión. Ejemplos:
¿Cuántas moles de hierro representan 25.0 g de hierro (Fe)?
Necesitamos convertir gramos de Fe a moles de Fe. Buscamos la masa atómica del Fe y vemos que es 55.85 g . Utilizamos el factor de conversión apropiado para obtener moles.

25.0 g Fe

(

1 mol  55.85 g

)

= 0.448 moles Fe

La unidad del dato y del denominador del factor de conversión debe ser la misma

¿Cuántos átomos de magnesio están contenidos en 5.00 g de magnesio (Mg)?
Necesitamos convertir gramos de Mg a átomos de Mg.
Para este factor de conversión necesitamos la masa atómica que es 24.31 g.

5.00 g Mg

(

1 mol  24.31 g

)

= 0.206 mol Mg

¿Cuál es la masa de 3.01 x 10átomos de sodio (Na)?
Utilizaremos la masa atómica del Na (22.99 g) y el factor de conversión de átomos a gramos.

3.01 x 1023 átomos Na

(

22.99 g  6.023 x 10átomos

)

= 1.31 x 10 átomos Na

Masa molar de los compuestos.-
Una mol de un compuesto contiene el número de Avogadro de unidades fórmula (moléculas o iones) del mismo. Los términos peso molecular, masa molecular, peso fórmula y masa fórmula se han usado para referirse a la masa de 1 mol de un compuesto. El término de masa molar es más amplio pues se puede aplicar para todo tipo de compuestos.
A partir de la fórmula de un compuesto, podemos determinar la masa molar sumando las masas atómicas de todos los átomos de la fórmula. Si hay más de un átomo de cualquier elemento, su masa debe sumarse tantas veces como aparezca.

Ejemplos: Calcule la masa molar de los siguientes compuestos.
KOH (hidróxido de potasio)

K	1 x 39.10 =	39.10
O	1 x 16.00 =	16.00
H	1 x 1.01 =	1.01 +
		56.11 g

Cu3(PO4)2 (sulfato de cobre II)

Cu	3 x 63.55 =	190.65
P	2 x 30.97 =	61.04
O	8 x 16 =	128 +
		379.69 g

Al2(SO3)3 (sulfito de aluminio)

Al	2 x 26.98 =	53.96
S	3 x 32.06 =	96.18
O	9 x 16 =	144 +
		294.14 g

En el caso de los compuestos también podemos establecer una relación entre moles, moléculas y masa molar.

1 MOL = 6.022 x10 MOLÉCULAS = MASA MOLAR (gramos)

Ejemplos:
¿Cuántas moles de NaOH (hidróxido de sodio) hay en 1.0 Kg de esta sustancia?
En primer lugar debemos calcular la masa molar del NaOH 

Na	1 x 22.99 =	22.99
O	1 x 16.00 =	16.00
H	1 x 1.01 =	1.01 +
		40.00 g

La secuencia de conversión sería:

1.00 Kg NaOH

(

1000 g  1 Kg

)

= 1000 g NaOH

1000 g NaOH

(

1 mol 40.00 g

)

= 25.0 mol NaOH

¿Cuál es la masa de 5.00 moles de agua?
Calculamos la masa molar del H2O.

H	2 x 1.01 =	2.02
O	1 x 16 =	16 +
		18.02 g

5.00 mol H2O

(

18.02 g 1 mol

)

= 90.1 g H2O

¿Cuántas moléculas de HCl (cloruro de hidrógeno) hay en 25.0 g?
Calculamos la masa molar del HCl.

H	1 x 1.01 =	1.01
Cl	1 x 35.45 =	35.45 +
		36.46 g

25.0 g HCl

(

6.022 x 1023 moléculas 36.46 g

)

= 4.13 x 10 moléculas HCl