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Resolución del Ejercicio III de Obtención de Fórmulas Empírica y Molecular de Compuestos Orgánicos, para Química de Bachillerato

EJERCICIO RESUELTO III DE OBTENCIÓN DE FÓRMULAS EMPÍRICA Y MOLECULAR DE COMPUESTOS ORGÁNICOS:

EJERCICIO Q2BE1872:

La combustión de 5 g de un compuesto orgánico que contiene C, H y O, produce 10 g de CO2 y 4,09 g de H2O. Si sabemos que en estado gaseoso 3,7 g de dicho compuesto ocupa un volumen de 815 ml a 200ºC y 2 atm de presión. Determinar:

a) Su fórmula empírica

b) Su fórmula molecular

c) Proponer un nombre para dicho compuesto.

Masas atómicas: C=12 u; H=1 u; O=16 u

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RESOLUCIÓN:

Sabemos que en la combustión de una sustancia orgánica todo su carbono pasa a formar parte del CO2, y todo su H irá al agua; ya que la reacción es:

Teniendo en cuenta que en el CO2 por la relación entre sus masas atómicas y moleculares:

“En 44 gramos de CO2 hay 12 g de C y 32 g de Oxígeno”

Como tenemos 10 g de CO2, por factores de conversión:

 

Teniendo en cuenta que en el H2O por la relación entre sus masas atómicas y moleculares:

“En 18 gramos de H2O hay 2 g de H y 16 g de Oxígeno”

Como tenemos 4,09 g de H2O, por factores de conversión:

Como nos dicen que tenemos 5 g del compuesto de C, H y O; hemos obtenido 2,73 g de C, 0,45 g de H: de Oxígeno tendremos la diferencia 5-2,73-0,45=1,82 g de Oxígeno.

Con estos resultados podemos obtener la Composición Centesimal del Compuesto:

Que lógicamente tiene que sumar 100.

Para el cálculo de los moles de cada elemento y la proporción relativa en la que interviene cada uno de ellos en el compuesto, como en 100 g del compuesto hay 54,6 de C, 9 de H y 36,4 de O.

en 100 g del compuesto

en 100 g del compuesto

en 100 g del compuesto.

Notar la proporción, que si nos fijamos, se puede ver que hay el doble de carbono que de oxígenos y a su vez el doble de hidrógenos que de carbono; tal y como están ordenados, están en proporción 2:4:1.

En cualquier caso, si no nos hemos dado cuenta de lo anterior, como estos números no nos han dado números enteros, para obtener la proporción relativa de los moles de cada compuesto dividimos por el menor:

Con lo que la fórmula empírica es C2H4O

Aunque se entiende muy bien con la composición centesimal, podríamos habernos ahorrado todo esto, ya que, teniendo en cuenta que mol=gramo/masa atómica y que teníamos

2,73 g de C

0,45 g de H

1,82 g de O

Podemos hallar las proporciones de moles de átomos de cada uno de ellos en la molécula:

Dividiendo por el menor para ver las proporciones en números enteros:

Obteniéndose el mismo resultado, con los gramos entre la masa atómica de cada uno (moles) que con la composición centesimal.

b) Para la fórmula molecular necesitamos el Peso Molecular (Masa Molecular del Compuesto). Con los datos que nos dan del mismo: “en estado gaseoso 3,7 g de dicho compuesto ocupa un volumen de 815 ml a 250ºC y 2 atm de presión”; y la ecuación de los gases:

Masa Molecular que debe tener nuestra Fórmula Molecular; por ello:

Por ello la fórmula Molecular sera: (C2H4O)n =( C2H4O)2 =C4H8O2 ;

Que puede ser el Ácido butanoico, entre otros.