Declaradas para la lección: H 1,0; C 12,0; O 16,0 g/mol. De ahí salen las molares. No se usa R y no se fija el número de Avogadro: si el enunciado no te lo da, no cuentes moléculas sueltas.
| Especie | Suma | M (g/mol) |
|---|---|---|
| H2 | 2·1,0 | 2,0 |
| O2 | 2·16,0 | 32,0 |
| H2O | 2·1,0 + 16,0 | 18,0 |
| CO | 12,0 + 16,0 | 28,0 |
| CO2 | 12,0 + 2·16,0 | 44,0 |
Lavoisier. En un recipiente cerrado, la masa de los reactivos es la masa de los productos. 12,0 g de C y 32,0 g de O2 dan 44,0 g de CO2, porque 12,0 + 32,0 = 44,0 y las tres especies son 1 mol.
Proust. El agua es siempre la misma proporción en masa. En 18,0 g hay 2,0 g de H y 16,0 g de O: razón 1:8. En 54,0 g, que son 3,00 mol, el hidrógeno es 54,0 · (2,0 / 18,0) = 6,0 g y el oxígeno 48,0 g. 6,0:48,0 sigue siendo 1:8.
Dalton. Carbono y oxígeno forman más de un compuesto. Con 12,0 g de C fijos, el CO se lleva 16,0 g de O y el CO2 se lleva 32,0 g. Esas masas de oxígeno están en razón 16,0:32,0 = 1:2, enteros pequeños.
Gay-Lussac. Los gases, a la misma temperatura y presión, se combinan en volúmenes de enteros sencillos. El caso escolar de 2 H2 + O2 → 2 H2O, con el agua recogida como vapor, es 2 volúmenes de hidrógeno, 1 de oxígeno y 2 de vapor. No es el cuaderno de un laboratorio concreto: es la proporción de la ecuación.
Avogadro. A la misma temperatura y presión, volúmenes iguales de gas contienen el mismo número de partículas. Por eso, en gases y en esas condiciones, la razón de volúmenes es la razón de moles. 3,0 L de H2 piden 1,5 L de O2 y dan 3,0 L de vapor: has multiplicado 2:1:2 por 1,5 L.
Escribes en el editor. El esquema de volúmenes se dibuja en el lienzo. La calculadora de la barra es la única herramienta externa.
12,0 g de carbono reaccionan con 32,0 g de O2 y dan CO2. ¿Cuántos moles hay de cada especie y qué masa de CO2 tiene que salir?
M(C) = 12,0, así que 12,0 g son 1,00 mol. M(O2) = 32,0, así que 32,0 g son 1,00 mol. La ecuación C + O2 → CO2 da 1,00 mol de CO2, M = 44,0 g/mol, masa 44,0 g. 12,0 + 32,0 = 44,0. Si te sale 44,1 es que has usado otra masa atómica.
Reparte 54,0 g de agua en gramos de hidrógeno y de oxígeno. Comprueba que la razón sigue siendo 1:8.
La fracción en masa del hidrógeno es 2,0 / 18,0 = 1/9. 54,0 / 9 = 6,0 g de H. El oxígeno es 54,0 − 6,0 = 48,0 g. 6,0:48,0 = 1:8. En moles: 54,0 / 18,0 = 3,00 mol de agua, 6,0 g de H y 48,0 g de O.
Fijas 12,0 g de carbono. ¿Qué masa de oxígeno entra en el CO y cuál en el CO2? ¿Qué razón de enteros sale?
12,0 g de C son 1,00 mol. El CO necesita 1,00 mol de O, 16,0 g. El CO2 necesita 2,00 mol de O, 32,0 g. 32,0 / 16,0 = 2. La razón es 1:2. No vale comparar 28,0 g de CO con 44,0 g de CO2 sin fijar antes el carbono: Dalton compara el elemento que cambia, con el otro fijo.
A la misma temperatura y presión, 3,0 L de H2 reaccionan según 2 H2 + O2 → 2 H2O (vapor). ¿Qué volumen de O2 hace falta y qué volumen de vapor se obtiene? ¿Qué hipótesis te permite pasar de litros a moles sin más datos?
La razón de la ecuación es 2:1:2. 3,0 L de H2 son el doble de 1,5 L, así que el O2 es 1,5 L y el vapor es 3,0 L. Gay-Lussac te da los enteros; la hipótesis de Avogadro te dice que, a la misma T y P, esa razón de volúmenes es la razón de moles. Si el agua se condensa, el volumen del líquido ya no es el del vapor: el enunciado pide vapor.
¿Cuántos moles hay en 90,0 g de agua? ¿Y cuántos moles de átomos de hidrógeno hay dentro? No multipliques por 1023.
n(H2O) = 90,0 / 18,0 = 5,00 mol. Cada mol de agua trae 2 mol de átomos de H, luego 10,0 mol de átomos de hidrógeno. El número de Avogadro no está fijado en esta lección: con él contarías moléculas, y aquí no hace falta.
En el lienzo, dos bloques iguales de H2, uno de O2 y dos de vapor. La altura puede ser la que quieras; la cuenta de bloques tiene que ser 2, 1 y 2.
En la vida real
Elige una masa de agua. En el editor escribe los moles de agua, los gramos de H y los gramos de O.
Elige 44,0 g, 88,0 g o 132,0 g de CO2 formados por C + O2 → CO2. En el editor: moles, masa de carbono y masa de oxígeno, y la suma. En el lienzo, una balanza con esas tres masas. Masas atómicas: C 12,0 y O 16,0. No uses otra.
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