Composición porcentual

Composición porcentual

Conocida la fórmula de un compuesto químico, es posible saber el porcentaje de masa con el que cada elemento que forma dicho compuesto está presente en el mismo.

Una molécula de dióxido de azufre, (SO₂), contiene un átomo de azufre y dos de oxígeno. Calcular la composición en tanto por ciento de dicha molécula.

Datos: la masa atómica del azufre es 32,1 y la del oxígeno, 16,0 u.

El problema puede resolverse por dos vías:

Utilizando unidades de masa atómica:

Masa molecular del SO₂ = (32,1) + (2 · 16) = 64,1 u .

Porcentaje de azufre en el compuesto: (32'1 / 64'1) x (100) = 50'078%

Porcentaje de oxígeno en el compuesto: (32 / 64'1) x (100) = 49'92%

Utilizando gramos:

1 mol de moléculas de SO₂ (64,1 g) contiene 1 mol de átomos de azufre (32,1 g) y 2 moles de átomos de oxígeno (16,0 g).

Porcentaje de azufre en el compuesto: Si en 64,1 g de SO₂ hay ® 32,1 g de azufre, en 100 g habrá ® x, luego x = 50'078%

Porcentaje de oxígeno en el compuesto: Si en 64,1 g de SO₂ hay ® 32,0 g de oxígeno, en 100 g habrá ® x, luego x = 49'92%

 Determinación de la formula empírica

Formula Empírica

Es la fórmula más sencilla y básica para un compuesto. Los subíndices de esta fórmula es el resultado de una simplificación de la correspondiente fórmula química.

Ejemplo:

Un análisis en el laboratorio de una muestra de raticida conocido como warfarina arrojo los siguientes resultados respecto a las sustancias que lo componen: 74.01% C, 5.23% H y 20.76% O en masa. Determinar la fórmula empírica de este raticida.

Solución:

Seguiremos los siguientes pasos:

1.    Cuando no tengamos como dato la cantidad de muestra que ha sido analizada, asumiremos siempre una muestra de 100 g.

Entonces se tendrá:

74.01 g C, 5.23 g H y 20.76 g O.

2.    Convertimos la masa de cada elemento de la sustancia en moles:

     3.  Puesto que los subíndice son números enteros, vamos a dividir el resultado de cada uno de estos moles para el menor de los moles (para este caso 1.2983)

  4.  Si hasta estas instancia escribiéramos la fórmula empírica, se tendría:

Pero es evidente que todavía no se logra el objetivo de tener números enteros como subíndices.

Cuando se dé este caso, multiplicamos por un número pequeño a cada subíndice a fin de redondear y convertirlos en enteros.

Al multiplicar por 4 a cada subíndice de la fórmula, obtenemos:

5. La fórmula empírica de la warfarina es:

Determinación de la formula molecular o formula química

Formula Molecular

Es la fórmula real de las moléculas del compuesto por lo que también se la conoce como fórmula química.

Obtención de una Fórmula Molecular       

Para obtener la fórmula molecular es ineludible utilizar la fórmula empírica ya que ésta nos ayudará a determinar el factor que multiplicará a los subíndices de la fórmula empírica para luego obtener la fórmula molecular. Para calcular este factor utilizaremos:

Ejemplo:

El beta-caroteno proporciona el color naranja a las zanahorias y es importante para la visión correcta de los seres humanos. Su composición centesimal, en masa, es 89.49 % C y 10.51 % de H. La masa molecular del β-caroteno es 536.9 uma. ¿Cuál es su fórmula molecular?  

Solución:

Seguiremos los siguientes pasos:

1.    Cuando no tengamos como dato la cantidad de muestra que ha sido analizada, asumiremos siempre una muestra de 100 g.

Entonces se tendrá:

89.49 g C y 10.51 g H.

2.    Convertimos la masa de cada elemento de la sustancia en moles:

3.    Puesto que los subíndice son números enteros, vamos a dividir el resultado de cada uno de estos moles para el menor de los moles (para este caso 7.4513)

4.    Si hasta estas instancia escribiéramos la fórmula empírica, se tendría:

Pero es evidente que todavía no se logra el objetivo de tener números enteros como subíndices. Cuando se dé este caso, multiplicamos por un número pequeño a cada subíndice a fin de redondear y convertirlos en enteros.Al multiplicar por 5 a cada subíndice de la fórmula, obtenemos: 

5.    Finalmente obtenemos fórmula empírica del β-caroteno, del cual su masa empírica es: 67.12 uma.

6.    Calculamos el factor molecular:

7.     Obtenemos la fórmula molecular del β-caroteno al multiplicar el factor 8 a cada subíndice de la fórmula empírica: