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TERMODINÁMICA (AEF-1065)

CONCEPTO DE MOL

Estado Físico Método

Empleado Propiedad medida adicionales Datos necesarios

Sólido Balanza Masa Ninguno

Líquido

Balanza Masa Ninguno Pipeta, bureta, probeta graduada Volumen Temperatura, presión y densidad Gas Bureta para gas,

tanque Volumen Temperatura, presión y densidad

MÉTODOS PARA MEDIR

CANTIDADES DE MATERIA

MÉTODOS PARA MEDIR

CANTIDADES DE MATERIA

MÉTODOS PARA MEDIR

CANTIDADES DE MATERIA

Debido a que no es posible trabajar con átomos o moléculas individuales, los químicos han seleccionado una unidad mayor para comparar cantidades de diferentes materiales.

Esta unidad se llama mol, y contiene una cantidad muy grande de partículas.

NÚMERO DE AVOGADRO

En el siglo XIX los químicos decidieron que se tomaría como referencia el número de moléculas existentes en una cantidad de oxígeno que pesase exactamente 32 g.

6.02 X 10

23

CONCEPTO DE MOL

Actualmente, un mol se define como la cantidad de una sustancia que contiene el mismo número de partículas elementales (átomos, moléculas, iones o unidades de iones) que contienen 12 g de carbono-12.

PESO ATÓMICO Y

MOLECULAR

El peso de un solo átomo de oxígeno es 2.625 x10-23 _{g, razón por la}

cual es mucho más práctico saber que una mol de átomos de oxígeno pesa 16 g.

El peso de un mol de átomos se denomina ‘peso atómico’.

O

La

57

138.9055

PESO MOLECULAR

El peso atómico de un elemento es el número que expresa el peso en gramos de un conjunto de átomos cuyo número es igual al número de Avogadro.

1 mol = 1 gmol

Co

_F

PESO ATÓMICO Y

MOLECULAR

El peso molecular de un compuesto es el número que expresa el peso en gramos de un conjunto de moléculas igual al número de Avogadro.

Por ejemplo: ácido clorhídrico (HCl)

H

Cl

1.0079 g 35.4530 g +

36.4609 g

Por lo tanto 1 gmol de HCl equivale a 36.4609

EJERCICIOS

¿Cuál es el peso en gramos de 1 gmol de:

A) CO

₂

C

O

1 gmol de C = 1 x 12.011 g +

2 gmol de O = 2 x 15.9994 g

44.0098 g

B) SO

₂

S

O

1 gmol de S = 1 x 32.066 g +

2 gmol de O = 2 x 15.9994 g

64.0648 g

C) N

₂

N

D) NH

₃

N

H

1 gmol de N = 1 x 14.0067 g +

3 gmol de H = 3 x 1.0079 g

17.0304 g

E) FE

Fe

EJERCICIO

¿Cuántos gmol de Fe hay en 1.75 g de hierro? ¿Cuántos átomos de hierro hay en la misma cantidad?

Solución:

1 gmol de Fe – 55.847 g de Fe x – 1.75 g de Fe

x = (1.75 g)(1 gmol) 55.847 g

EJERCICIO

¿Cuántos gmol de Fe hay en 1.75 g de hierro? ¿Cuántos átomos de hierro hay en la misma cantidad?

Solución:

1 gmol de Fe – 6.02x1023 átomos de Fe

0.03133 gmol de Fe – x

x = (0.03133 gmol)(6.02x1023) átomos 1 gmol

COMPOSICIÓN DE UNA MEZCLA

FRACCIONES

En matemáticas una fracción es la expresión de una cantidad dividida entre otra. Por ejemplo:

1 pastel

1

pastel 4

O lo que es lo mismo: 1

FRACCIONES

Una fracción nos sirve también para darnos una idea de la composición de una mezcla o un sistema, por ejemplo:

Un grupo de estudiantes está compuesto por 6 niñas y 8 niños, ¿qué fracción de estudiantes son niñas?

Total de estudiantes = 8 + 6 = 14

Fracción de niñas =

6

= 0.428 14

FRACCIONES

Lo mismo puede hacerse con una mezcla:

Se hace una solución acuosa de sal de mesa. A 200 gramos de agua se le agregaron 10 gramos de sal, ¿cuál es la fracción de sal en la mezcla?

Masa total = (200 + 10) g = 210 g

Fracción de sal =

10 g

=0.047 6

210 g

COMPOSICIÓN DE UNA

MEZCLA

La composición de una mezcla puede expresarse en base masa o en base molar. La masa de la mezcla es igual a la suma de las masas de los componentes, mientras que el número de moles de la mezcla es igual a la suma de los números de moles de los componentes.

i TOTAL

m

FRACCIÓN MÁSICA

Normalmente la composición de una mezcla se indica a través de las fracciones másicas o molares de sus componentes.

La fracción másica de un componente A de una mezcla es la relación entre la masa del componente A y la masa total de la mezcla.

La suma de las fracciones másicas de una mezcla debe ser igual a la unidad (porque la mezcla o sistema en su totalidad corresponde a un entero).

TOTAL A

m

m

FRACCIÓN MOLAR

La fracción molar de un componente A de una mezcla es la relación entre el número de moles del componente A y el número de moles de la mezcla.

Recuerda que la suma de las fracciones molares de una mezcla también debe ser igual a la unidad pues la mezcla o sistema en su totalidad corresponde a un entero.

TOTAL A

EJEMPLO

Determine las fracciones másica y molar de las dos sustancias en una solución que contiene 30 g de agua y 46 g de glicerina.

Concepto Agua Glicerina

Fórmula H₂O C₃H₅(OH)₃ Peso Molecular 18 g/gmol 92 g/gmol masa 30 g 46 g

g g

m m

m_T  _agua  _glicerina  (30 46)  76

395 . 0 76 30 _   g g m m w T A agua

w



m

m



46

g

EJEMPLO

Concepto Agua Glicerina

Fórmula H₂O C₃H₅(OH)₃ Peso Molecular 18 g/gmol 92 g/gmol masa 30 g 46 g

n_agua  mA PM_A 

30g

18 g

gmol

1.666gmol

gmol gmol g g PM m n B B

glicerina 0.5

92 46 _   gmol gmol n n

n_T  _A  _B  (1.666 0.5)  2.166

EJEMPLO

Concepto Agua Glicerina

Fórmula H₂O C₃H₅(OH)₃ Peso Molecular 18 g/gmol 92 g/gmol masa 30 g 46 g

x



0.769

OTRO EJEMPLO

Una solución contiene 10 g de ácido acético, CH₃COOH, en 125 g de agua. ¿Cuál es la concentración de la solución expresada en fracción molar?

Concepto Ácido acético Agua

Fórmula _{CH3COOH H2O} Peso Molecular _{60 g/gmol 18 g/gmol}

Masa _{10 g 125 g}

Moles

Fracción total

0.1666 gmol 6.9444 gmol 7.111 gmol

I N S T I T U T O T E C N O LÓ G I C O D E T O LU C A

D E PA RTA M E N T O D E IN G E N IE R Í A Q U ÍM I C A Y B I O Q U Í M I C A

T E R M O D I N Á M I C A ( A E F- 1 0 6 5 )