Diario de clase

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Ejercicio:PARA ENTENDER LA TEORÍA

Para que podamos entender un poco mejor los números cuánticos en clase hicimos 3 pequeños ejercicios:

  • Escribe la estructura atómica, según el modelo de letras, de los 5 primeros elementos de la tabla periódica (H,He,Li,Be, B):

Tenemos que colocar los electrones que tienen los 5 primeros elementos que tienen de 1 a 5 electrones, para hacerlo colocaremos cada uno siguiendo el orden de llenado de una entrada anterior, colocaremos en cada subnivel en número de electrones que puede tener por ejemplo en las  subniveles “s” solo podemos poner 2 electrones, el resultado sería: 

  • Di los 4 números atómicos del Berilio en su última capa:

Como dijimos en la teoría del llenado de orbitales (enlazada anteriormente), 2 electrones no pueden tener los 4 números cuánticos iguales entonces los dos electrones de la ultima capa tienen todo igual menos el spin, quedando:

  • El átomo de nitrógeno tiene un número atómico Z=7, escribe su estructura electrónica según el modelo de letras y el modelo de celdas, escribe también el del hierro:

El de letras tiene la misma explicación que en el ejercicio primero, la única diferencia es que hay más subniveles que llenar  podemos darnos cuenta de que como vimos, en el nivel p solo caben 6 electrones. El modelo de celdas se trata de ir  haciendo pequeñas celdas, como su nombre indica, para hacerlo tenemos que recordar la tabla de la entrada anterior que hablaba de los niveles, subniveles orbitales, spines y electrones.

Centrándonos en el nitrógeno que tiene 7 electrones y al haber escrito el modelo de letras podemos saber que en los subniveles 1s y 2s  tenemos 2 electrones, en cada uno,  ya que ambos solo puede toman un valor, como nos indicaba el número cuántico ml, por eso dibujaremos con una única celda, esos electrones tienen que tener un numero cuántico diferente, el spin, y lo representamos con un 1 hacia abajo y otro hacia arriba.

En el subnivel 2p según lo que indica el número cuántico ml podemos tomar 3 valores por eso dibujamos 3 celdas juntas, en este caso  solo tenemos 3 electrones de los 6 que puede tener  y atendiendo al principio de máxima multiplicidad cada celda se semiocupa colocando un único spin, un único 1

En el hierro se hace todo igual, lo único distinto es que para no hacer todos los subniveles que están completos  escribimos en gas noble que le precede entre corchetes en este caso el argón y comenzaremos desde la siguiente celda en el hierro la 4s.

 

ejercicio:RIQUEZA DE UNA MUESTRA

  • La fermentación de la glucosa produce etanol y desprende dióxido de carbono. Halla la masa de etanol a partir de 210g de glucosa si el rendimiento de la reacción es del 30% ¿Qué masa de glucosa se necesita para obtener 150g de etanol? DATO: Ar:  C:12   H:1  O:16
Se empieza por el dato que tenemos, los 210g de glucosa, que hay que pasarlo a moles a partir de la masa molecular, luego relacionamos los moles de glucosa con los de etanol y posteriormente pasamos los moles de etanol a gramos teniendo encuanta el porcentaje.Para contestar a la siquente preguntatambien hemos de emperzar por el dato y es el mismo proceso pero al revés.
Como podemos ver en un caso es 100 el que divide y en el otro multiplica esto se debido a que en el primer caso del total que producimos solo el 30 es valioso y el segundo caso necesitamos los 150g es decir el total necesitaremos más ya que se produce menos,  por eso el 100 multiplica

ejercicio:REACTIVO LIMITANTE

  • Se hacen reaccionar 50mL de disolución de ácido sulfúrico 0,5M con 30g de hidróxido de aluminio. Calcula los moles del reactivo que sobra, los moles de agua y las moléculas de agua que se forman en la reacción. 

Escribiremos la reacción:Primero  tenemos que saber los moles de ambas sustancias; sabemos que la moralidad (M) es moles/L por tanto basta con multiplicar los 0,05L de ácido sulfúrico con 0,5M al que se encuentra, para pasar el hidróxido de aluminio  hay que usar  la masa atómica relativa(Ar:78).Una vez que los tenemos en moles comenzamos suponiendo que el reactivo limitante es el ácido sulfúrico ya que el número de moles  que  poseemos de esa sustancia es menor que la del hidroxido de aluminio. Tenemos que  relacionarlas para saber cinto se gasta del hidroxido de aluminio.Efectivamente el ácido sulfúrico es el reactivo limitante porque de no serlo  no habríamos tenido moles suficientes de hidróxido de aluminio

Como ya sabemos lo que hemos gastado de hidróxido de aluminio solo tenemos que hacer una resta con la cantidad de l que partíamos para hallar el sobrante.Los moles de agua se calculan a partir del reactivo limitante. Los moles  de ácido sulfúrico, el reactivo limitante,  hay que relacionarlos con los del agua de hay obtenemos  los moles  de agua y para obtener las moléculas solo hay que multiplicar los moles que nos han salido por el número de Avogadro.

ejercicios:VOLUMEN DE DISOLUCIÓN-VOLUMEN DE DISOLUCIÓN

  • Calcula el volumen de disolución 0,2M de NaOH que reaccionan con 200mL de ácido sulfúrico o,1M

Ya llevamos unos cuantos problemas y todos comienzan escribiendo la reacción por eso es muy importante saber formular las sustancias.

En este problema  partimos del unos litros de disolución y tenemos que llegar a otros de otra disolución,  lo primero que hay que hacer es pasar lo litros de hidróxido de sodio a moles, relacionar esos moles con los de ácido sulfúrico y pasar los  moles del ácido sulfúrico a litros, sería de la siguiente forma:

ejercicio: MASA-VOLUMEN DE DISOLUCIÓN

    • Calcular el volumen de disolución de ácido sulfúrico 0,2 molar necesario para reaccionar con 54g de aluminio metálico.
Escribiremos la reacción, como hemos hecho anteriormente , en otros problemas.

Una vez que tenemos la reacción escrita comenzamos a calcular. Siempre hemos de comenzar con el dato que nos dan pasando lo a moles de los moles de aluminio los pasamos a  moles de  hacido sulfurico.

 
Esta vez nos tenemos que dar cuanta que el volumen se puede calcular con los moles divididos por molaridad:

ejercicio:VOLUMEN-VOLUMEN

  • Cunado reacciona amoniaco con oxigeno se forma monoxido de nitrógeno y agua. Calcula el volumen de vapor de agua que se forma a 1,5 atm. y 273K a partir de 44,8L de amoniaco.

Todos los problemas empiezan igual escribiendo la reacción ajustada:Y posteriormente realizando una culculo por reglas de tres (aunque se hagan todas juntas) para obtener lo deseado. El amoniaco esta en condiciones normales por eso al pasarlo a moles podemos usar el volumen molar,  luego establecemos la relación entre el amoniaco y el agua pero al terminan la relacional no esta en condiciones normales por eso dejamos el resultado en moles.Y para obtener el volumen en este caso necesitamos una operación más, usando la formula:

ejercicio:MASA-VOLUMEN

  • Para obtener cloro se utiliza la descomposición química eléctrica del agua del mar calcular la masa de NaCl necesario par obtener 25L de cloro en condiciones normales.
 Como en el ejercicio anterior lo primero es ajustar la ecuación:
 Y una vez ajustada hay que hacer los cálculos a partir de los datos que tenemos. Igualmente se empieza pasando los litros a moles, como no nos dice que este en condiciones especiales suponemos que esta en condiciones normales y por tanto usaremos el volumen molar 22,4L. Luego establecemos la relación entre los moles de cloro  y los moles de de NaCl y finalmente pasamos los moles de NaCl a gramos de NaCl gracias a la masa relativa.

ejercicio: MASA-MASA

  •  Calcular la masa de aluminio necesaria para transformar 150 gramos de  óxido de hierro(III) en hierro metálico por aluminotermia. DATOS: Ar: Fe=56   Al=27    O=16.

Lo primero es escribir la ecuación y ajustarla:

Una vez ajustada solo hay que realizar los cálculos: te dan los gramos de oxido de hierro(III) estos gramos hay que pasarlos a moles y esos moles de oxido de hierro(III) hay que establecer la relación con los moles de hierro una vez que tenemos los del metal solo hay que pasar eso moles a gramos de hierro.

Estos cálculos son un montón de reglas de tres pero para hacerlo más rápido en química se hace todo de tirada como anteriormente

La puesta en accion

Como ya hemos terminado la teoría solo nos queda ejercicios,durante los próximos días voy a poner algunos pequeños ejemplos:

  • Un compuesto orgánico en fase gaseosa tiene una densidad de 3,3 g/L, medida a 95ºC y 758 mm de HG. El carbono está a 24,2% el hidrógeno 4,1% y el cloro a 71,7%. Determina el número de átomos de cloro que hay en 10g del compuesto.

Vamos a poner la presión y la temperatura en unidades del sistema internacional. Respecto a la presión, hay que dividir los 758mm de HG entre los 760mm de HG que hay en una atmosfera esto da o,99 atmósferas. Y respecto a la temperatura a los ºC hay que sumarle 273 para pasarlo a K resultando 368K.

Para resolver este problema debemos empezar con la ecuación  que tenemos que expresar en función de la densidad.

Tomando la n como masa partido por masa molarPosteriormente  dividir la ecuación por el volumen y como ya sabemos m/V es igual a la densidad. Pero lo que buscamos es la masa molar:

Ahora tenemos que  calcular los moles que hay de cada sustancia para poder formular el compuesto:

Sabiendo esto ya podemos escribir la formula: 

Y así podemos calcular  el número de átomos con la siguiente operación llegando al resultado del problema:

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