Calcular la fórmula más simple a partir del porcentaje de composición

Este es un problema de química de ejemplo trabajado para calcular la fórmula más simple a partir del porcentaje de composición.

La fórmula más simple del problema de composición porcentual

La vitamina C contiene tres elementos: carbono, hidrógeno y oxígeno. El análisis de la vitamina C pura indica que los elementos están presentes en los siguientes porcentajes de masa:

C = 40.9
H = 4.58
O = 54.5

Use los datos para determinar la fórmula más simple para la vitamina C.

Solución

Queremos encontrar el número de moles de cada elemento para determinar las proporciones de los elementos y la fórmula. Para facilitar el cálculo (es decir, dejar que los porcentajes se conviertan directamente en gramos), supongamos que tenemos 100 g de vitamina C. Si se le dan porcentajes en masa, siempre trabajar con una muestra hipotética de 100 gramos. En una muestra de 100 gramos, hay 40.9 g C, 4.58 g H y 54.5 g O. Ahora, busque las masas atómicas para los elementos de la Tabla Periódica. Se encuentra que las masas atómicas son:

H es 1.01
C es 12.01
O es 16.00

Las masas atómicas proporcionan un factor de conversión de moles por gramo. Usando el factor de conversión, podemos calcular los moles de cada elemento:

moles C = 40.9 g C x 1 mol C / 12.01 g C = 3.41 mol C
moles H = 4.58 g H x 1 mol H / 1.01 g H = 4.53 mol H
moles O = 54.5 g O x 1 mol O / 16.00 g O = 3.41 mol O

El número de moles de cada elemento está en la misma proporción que el número de átomos C, H y O en la vitamina C. Para encontrar la relación de números enteros más simple, divida cada número entre el número más pequeño de moles:

C: 3.41 / 3.41 = 1.00
H: 4,53 / 3,41 = 1,33
O: 3,41 / 3,41 = 1,00

Las proporciones indican que por cada átomo de carbono hay un átomo de oxígeno. Además, hay 1,33 = 4/3 átomos de hidrógeno. (Nota: ¡convertir el decimal en fracción es una cuestión de práctica! Usted sabe que los elementos deben estar presentes en proporciones de números enteros, así que busque fracciones comunes y familiarícese con los equivalentes decimales para las fracciones para que pueda reconocerlas). Otra forma expresar la razón del átomo es escribirla como 1 C: 4/3 H: 1 O. Multiplicar por tres para obtener la razón de números enteros más pequeña, que es 3 C: 4 H: 3 O. Por lo tanto, la fórmula más simple de la vitamina C es C₃H_{4 4}O₃.

Responder

C₃H_{4 4}O₃

Segundo ejemplo

Este es otro ejemplo de problema de química trabajado para calcular la fórmula más simple a partir de la composición porcentual.

Problema

La casiterita mineral es un compuesto de estaño y oxígeno. El análisis químico de la casiterita muestra que los porcentajes de masa de estaño y oxígeno son 78.8 y 21.2, respectivamente. Determine la fórmula de este compuesto..

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