Composición porcentual | Fórmula y cálculo

Composición porcentual

La relación entre la masa / cantidad total de un elemento presente en una molécula / compuesto y la masa molecular del compuesto, multiplicada por 100, da la composición porcentual .

Fórmula de composición porcentual

La fórmula para la composición porcentual de un compuesto dado es:

{eq} {\ rm {Porcentaje}} \; {\ rm {Composición}} \; {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {Total}} \; {\ rm {cantidad}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {an}} \; {\ rm {elemento}} \; {\ rm {presente}} \; {\ rm {en}} \; {\ rm {el}} \; {\ rm {compuesto}}}} {{{\ rm {Molecular}} \; {\ rm {masa}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {el} } \; {\ rm {compuesto}}}} \ times 100 {/eq}

La cantidad total de un elemento presente en un compuesto está dada por el producto de la relación estequiométrica del elemento y su masa atómica.

La masa molecular de un compuesto es la suma de las masas atómicas de todos sus átomos constituyentes.

La relación se multiplica por 100 para representarla en términos de porcentaje.

Cómo encontrar la composición porcentual de un compuesto

Los siguientes pasos están involucrados en el cálculo de la composición porcentual de un compuesto.

1. Determine la masa molecular del compuesto. La masa molecular de un compuesto es la suma de las masas atómicas (multiplicada por el número de átomos) de sus elementos individuales.

2. Determine la cantidad de cada elemento.

3. Sustituya la cantidad del elemento y la masa molecular del compuesto en la fórmula por el porcentaje de composición.

4. El valor resultante da la composición porcentual de ese elemento.

5. La suma de las composiciones porcentuales de los elementos individuales de un compuesto debe ser igual a 100.

Ejemplos de composición porcentual

Calcule la composición porcentual de cada elemento en NaOH .

Los elementos presentes en el NaOH son sodio (Na), oxígeno (O) e hidrógeno (H).

La masa atómica del sodio (Na) es 22,98977 amu.

La masa atómica del oxígeno (O) es 15.995 amu.

La masa atómica del hidrógeno (H) es 1.00784 amu.

La masa molar de NaOH se puede calcular como:

{eq} \ begin {align *} {\ rm {Molar}} \; {\ rm {masa}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {NaOH}} \; & {\ rm { =}} \; {\ rm {Masa}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {Na}} \; {\ rm {+}} \; {\ rm {Masa}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {O}} \; {\ rm {+}} \; {\ rm {Masa}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {H }} \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {22}} {\ rm {.98977}} \; {\ rm {amu}} \; {\ rm {+}} \; { \ rm {15}} {\ rm {.995}} \; {\ rm {amu +}} \; {\ rm {1}} {\ rm {.00784}} \; {\ rm {amu}} \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {39}} {\ rm {.99261}} \; {\ rm {g / mol}} \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \ left ({{\ rm {1}} \; {\ rm {amu}} \; {\ rm {=}} \; {\ rm {1}} \; {\ rm {g}} \; {\ rm {mo}} {{\ rm {l}} ^ {- 1}}} \ derecha) \ end {align *} {/eq}

La masa molar de NaOH es 39,99261 g / mol.

La fórmula para la composición porcentual es:

{eq} {\ rm {Porcentaje}} \; {\ rm {Composición}} \; {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {Total}} \; {\ rm {cantidad}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {an}} \; {\ rm {elemento}} \; {\ rm {presente}} \; {\ rm {en}} \; {\ rm {el}} \; {\ rm {compuesto}}}} {{{\ rm {Molecular}} \; {\ rm {masa}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {el}} \; {\ rm {compuesto}}}} \ veces 100 {/eq}

Sustituyendo los valores de cada elemento, la composición porcentual se puede calcular como:

{eq} \ begin {align *} {\ rm {\%}} \; {\ rm {Composición}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {Na}} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {22}} {\ rm {.98977}}}} {{{\ rm {39}} {\ rm {.99261}}}} {\ rm { \ times}} \; {\ rm {100}} \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {57}} {\ rm {.49}} \; {\ rm {\%}} \ end {align *} {/eq}

{eq} \ begin {align *} {\ rm {\%}} \; {\ rm {Composición}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {O}} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {15}} {\ rm {.99500}}}} {{{\ rm {39}} {\ rm {.99261}}}} {\ rm { \ times}} \; {\ rm {100}} \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {39}} {\ rm {.99}} \; {\ rm {\%}} \ end {align *} {/eq}

{eq} \ begin {align *} {\ rm {\%}} \; {\ rm {Composición}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {H}} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {1}} {\ rm {.00784}}}} {{{\ rm {39}} {\ rm {.99261}}}} {\ rm { \ times}} \; {\ rm {100}} \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {2}} {\ rm {.52}} \; {\ rm {\%}} \ end {align *} {/eq}

La exactitud del cálculo se puede determinar tomando la suma de las composiciones porcentuales de todos los elementos. La cifra obtenida debe ser igual al 100%.

{eq} \ begin {align *} {\ rm {Total}} \; {\ rm {\%}} \; {\ rm {composición}} \; & {\ rm {=}} \; {\ rm {\% composición \; de\; Na + \% composición \; de \; O +}} \; {\ rm {\%}} \; {\ rm {composición}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {H} } \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {57}} {\ rm {.49}} \; {\ rm {+}} \; {\ rm {39}} {\ rm { .99}} \; {\ rm {+}} \; {\ rm {2}} {\ rm {.52}} \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {100}} \ ; \\ \ end {align *} {/eq}

Calcule la composición porcentual de cada elemento en {eq} {\ rm {N}} {{\ rm {a}} _ {\ rm {2}}} {\ rm {S}} {{\ rm {O}} _ {\ rm {4}}} {/eq} .

El compuesto {eq} {\ rm {N}} {{\ rm {a}} _ {\ rm {2}}} {\ rm {S}} {{\ rm {O}} _ {\ rm {4 }}} {/eq} comprende dos átomos de sodio (Na), uno de azufre (S) y cuatro de oxígeno (O).

La masa atómica del sodio (Na) es 22,98977 amu.

La masa atómica del oxígeno (O) es 15.995 amu.

La masa atómica del azufre (S) es 32.065 amu.

La masa molar de {eq} {/eq} es:

{eq} \ begin {align *} {\ rm {Molar \; mass \; de\; N}} {{\ rm {a}} _ 2} {\ rm {S}} {{\ rm {O}} _ 4} \; & {\ rm {= 2}} \; \ times {\ rm {Mass \; de\; Na + Masa \; de \; S + 4}} \; \ times {\ rm {Mass \; de\; O}} \\ & {\ rm {=}} \; 2 \ times {\ rm {22}} {\ rm {.98977}} \; {\ rm {amu}} \; {\ rm {+} } \; 32.065 \; {\ rm {amu +}} \; 4 \; \ times 15.995 \; {\ rm {amu}} \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {45}} {\ rm {.98}} \; {\ rm {+}} \; {\ rm {32}} {\ rm {.065}} \; {\ rm {+}} \; {\ rm {63}} {\ rm {.98}} \\ & {\ rm {=} } \; {\ rm {142}} {\ rm {.025}} \; {\ rm {g / mol}} \; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \ ; \; \; \; \; \; \; \; \; \; \ left ({{\ rm {1}} \; {\ rm {amu}} \; {\ rm {=}} \; {\ rm {1}} \; {\ rm {g}} \; {\ rm {mo}} {{\ rm {l}} ^ {- 1}}} \ right) \ end {align *} { / eq}

La masa molar de {eq} {\ rm {N}} {{\ rm {a}} _ {\ rm {2}}} {\ rm {S}} {{\ rm {O}} _ {\ rm {4}}} {/eq} es 142,025 g / mol.

Sustituyendo los valores de cada elemento, la composición porcentual se puede calcular como:

{eq} \ begin {align *} {\ rm {\%}} \; {\ rm {Composición}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {Na}} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {2}} \; \ times {\ rm {22}} {\ rm {.98977}}}} {{142.025}} {\ rm {\ times}} \; {\ rm {100}} \\ & {\ rm {=} } \; 32. {\ Rm {37}} \; {\ rm {\%}} \ end {align *} {/eq}

{eq} \ begin {align *} {\ rm {\%}} \; {\ rm {Composición}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {S}} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {32}} {\ rm {.065}}}} {{{\ rm {142}} {\ rm {.025}}}} {\ rm { \ times}} \; {\ rm {100}} \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {22}} {\ rm {.58}} \; {\ rm {\%}} \ end {align *} {/eq}

{eq} \ begin {align *} {\ rm {\%}} \; {\ rm {Composición}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {O}} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {4}} \ times {\ rm {15}} {\ rm {.99500}}}} {{142.025}} {\ rm {\ times}} \ ; {\ rm {100}} \\ & {\ rm {=}} \; 45.05 \; {\ rm {\%}} \ end {align *} {/eq}

La suma de las composiciones porcentuales de todos los elementos debe ser igual al 100%.

{eq} \ begin {align *} {\ rm {Total}} \; \% \; {\ rm {Composición}} \; & {\ rm {=}} \; {\ rm {\%}} \ ; {\ rm {composición}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {Na}} \; {\ rm {+}} \; {\ rm {\%}} \; {\ rm {composición}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {S}} \; {\ rm {+}} \; {\ rm {\%}} \; {\ rm {composición}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {O}} \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {32}} {\ rm {.37}} \; {\ rm {+}} \; {\ rm {22}} {\ rm {.58}} \; {\ rm {+}} \; {\ rm {45}} {\ rm {.05}} \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {100}} \ end {align *} {/eq}

Cómo encontrar la fórmula empírica a partir de la composición porcentual

La fórmula más simple que da la proporción de átomos que componen un compuesto se llama fórmula empírica .

La fórmula empírica se puede determinar utilizando la composición porcentual de los elementos individuales presentes en un compuesto.

La determinación de la fórmula empírica a partir de la composición porcentual implica los siguientes pasos:

1. La composición porcentual de cada elemento se expresa como su masa en gramos (se supone que la cantidad / masa del compuesto es 100 g).

2. La masa de cada elemento luego se convierte en moles.

Los lunares se calculan dividiendo la masa dada de la sustancia / elemento por su masa atómica / molecular.

3. Divida cada valor obtenido en el paso anterior por el más pequeño de todos los valores.

4. Multiplica estos valores por números enteros para convertir cualquier valor fraccionario en un número entero.

Ejemplo:

Calcule la fórmula empírica del compuesto cuya composición porcentual es:

57,48% de sodio (Na), 39,99% de oxígeno (O) y 2,52% de hidrógeno (H)

El 57,48% de Na se convierte en 57,48 g de Na.

El 39,99% de O se convierte en 39,99 g de O.

El 2,52% de H se convierte en 2,52 g de H.

Ahora, convierta gramos a moles.

La masa atómica de Na es 22,99 g / mol.

{eq} \ begin {align *} {\ rm {Número}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {moles}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {Na }} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {57}} {\ rm {.48}} \; {\ rm {g}}}} {{{\ rm { 22}} {\ rm {.99}} \; {\ rm {g}} \; {\ rm {mo}} {{\ rm {l}} ^ {{\ rm {- 1}}}}} } \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {2}} {\ rm {.5}} \; {\ rm {mol}} \ end {align *} {/eq}

La cantidad de moles de sodio (Na) es 2.5.

La masa atómica del oxígeno es de 15,99 g / mol.

{eq} \ begin {align *} {\ rm {Número}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {moles}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {O }} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {39}} {\ rm {.99}} \; {\ rm {g}}}} {{{\ rm { 15}} {\ rm {.99}} \; {\ rm {g}} \; {\ rm {mo}} {{\ rm {l}} ^ {{\ rm {- 1}}}}} } \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {2}} {\ rm {.5}} \; {\ rm {mol}} \ end {align *} {/eq}

El número de moles de oxígeno (O) es 2,5.

La masa atómica del hidrógeno (H) es 1.008.

{eq} \ begin {align *} {\ rm {Número}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {moles}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {H }} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {2}} {\ rm {.52}} \; {\ rm {g}}}} {{{\ rm { 1}} {\ rm {.008}} \; {\ rm {g}} \; {\ rm {mo}} {{\ rm {l}} ^ {{\ rm {- 1}}}}} } \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {2}} {\ rm {.5}} \; {\ rm {mol}} \ end {align *} {/eq}

El número de moles de hidrógeno (H) es 2,5.

Dado que todos los valores son iguales, divida los números por sí mismos, es decir, 2,5.

El valor resultante para cada elemento es 1.

Por lo tanto, la fórmula empírica del compuesto dado es {eq} {\ rm {N}} {{\ rm {a}} _ {\ rm {1}}} {{\ rm {O}} _ {\ rm { 1}}} {{\ rm {H}} _ {\ rm {1}}} {/eq}, es decir, NaOH.

Calcula la fórmula empírica del compuesto usando los datos elementales dados.

57,54% C, 39,01% F y 3,45% H

El 57,54% de C se puede tomar como 57,54 g de C.

39.01% F se puede tomar como 39.01 g de F.

3.45% de H se puede tomar como 3.45 g de H.

Convierta gramos a moles como:

{eq} \ begin {align *} {\ rm {Número}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {moles}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {C }} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {57}} {\ rm {.540}} \; {\ rm {g}}}} {{{\ rm { 12}} {\ rm {.011}} \; {\ rm {g}} \; {\ rm {mo}} {{\ rm {l}} ^ {{\ rm {- 1}}}}} } \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {4}} {\ rm {.79}} \; {\ rm {mol}} \ end {align *} {/eq}

{eq} \ begin {align *} {\ rm {Número}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {moles}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {F }} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {39}} {\ rm {.01}} \; {\ rm {g}}}} {{{\ rm { 18}} {\ rm {.99}} \; {\ rm {g}} \; {\ rm {mo}} {{\ rm {l}} ^ {{\ rm {- 1}}}}} } \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {2}} {\ rm {.05}} \; {\ rm {mol}} \ end {align *} {/eq}

{eq} \ begin {align *} {\ rm {Número}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {moles}} \; {\ rm {de}} \; {\ rm {H }} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {3}} {\ rm {.4500}} \; {\ rm {g}}}} {{{\ rm { 1}} {\ rm {.0008}} \; {\ rm {g}} \; {\ rm {mo}} {{\ rm {l}} ^ {{\ rm {- 1}}}}} } \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {3}} {\ rm {.45}} \; {\ rm {mol}} \ end {align *} {/eq}

El más pequeño de los tres valores es 2,05. Divida cada valor con 2.05.

{eq} \ begin {align *} {\ rm {C}} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {4}} {\ rm {.79}}}} { {{\ rm {2}} {\ rm {.05}}}} \\ & {\ rm {=}} \; 2.34 \ end {align *} {/eq}

{eq} \ begin {align *} {\ rm {F}} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {2}} {\ rm {.05}}}} { {{\ rm {2}} {\ rm {.05}}}} \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {1}} \ end {align *} {/eq}

{eq} \ begin {align *} {\ rm {H}} \; & {\ rm {=}} \; \ dfrac {{{\ rm {3}} {\ rm {.45}}}} { {{\ rm {2}} {\ rm {.05}}}} \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {1}} {\ rm {.68}} \ end {align * } {/eq}

Los valores obtenidos en decimal deben convertirse a números enteros. En este caso, multiplique los valores obtenidos por 3.

{eq} \ begin {align *} {\ rm {C}} \; & {\ rm {=}} \; {\ rm {2}} {\ rm {.34 \ times 3}} \\ & { \ rm {=}} \; {\ rm {7}} {\ rm {.02}} \\ & \ approx \; 7 \ end {align *} {/eq}

{eq} \ begin {align *} {\ rm {F}} \; & {\ rm {= 1}} \; {\ rm {\ times}} \; {\ rm {3}} \\ & { \ rm {=}} \; {\ rm {3}} \ end {align *} {/eq}

{eq} \ begin {align *} {\ rm {H}} \; & {\ rm {= 1}} {\ rm {.68}} \; {\ rm {\ times}} \; {\ rm {3}} \\ & {\ rm {=}} \; {\ rm {5}} {\ rm {.04}} \\ & \ approx \; {\ rm {5}} \ end {align * } {/eq}

Por lo tanto, la fórmula empírica del compuesto dado es {eq} {{\ rm {C}} _ ​​{\ rm {7}}} {{\ rm {H}} _ {\ rm {5}}} {{\ rm {F}} _ {\ rm {3}}} {/eq}.

Aplicaciones de la composición porcentual

En la determinación de la pureza de compuestos

La composición porcentual ayuda a determinar la pureza de un compuesto. Esto se realiza comparando el valor de composición porcentual obtenido teóricamente con el valor obtenido experimentalmente. Cualquier diferencia en estos valores indica la presencia de impurezas.

En la industria de la construcción

El hormigón es uno de los materiales de construcción importantes. Se utiliza ampliamente en la construcción de carreteras, edificios y puentes. La resistencia y durabilidad de estas estructuras dependen de la resistencia de la mezcla de hormigón utilizada en su construcción. Una buena mezcla de hormigón requiere la mezcla de sus componentes en proporción definida. La proporción de cada componente o la composición porcentual de cada componente es necesaria para preparar una buena mezcla de hormigón.

Por tanto, la composición porcentual es de gran importancia en el sector de la construcción.

La composición porcentual de una mezcla de hormigón está representada por la siguiente imagen.

En la industria alimentaria

El cuerpo humano requiere ciertos nutrientes en proporciones definidas para mantener su actividad metabólica. Cada alimento que se consume consta de cierta cantidad de estos nutrientes.

Las etiquetas nutricionales que se encuentran en los paquetes de alimentos proporcionan la composición porcentual de cada nutriente (como carbohidratos, grasas saturadas e insaturadas, etc.) presente en ese artículo en particular que ayuda a mantener la ingesta diaria de nutrientes.

Por tanto, la composición porcentual encuentra una aplicación en el sector alimentario.

Resumen de la lección

La composición porcentual de un compuesto indica el porcentaje en masa de cada elemento presente en él. La composición porcentual de un elemento en un compuesto es la relación entre la cantidad / cantidad total de ese elemento y la masa molecular del compuesto. La masa molecular es la masa atómica total de todos los elementos que constituyen un compuesto.

Para calcular la composición porcentual de un elemento, se debe determinar la masa molecular del compuesto. La cantidad total de un elemento en el compuesto se obtiene multiplicando su número de átomos y la masa atómica de ese átomo. Sustituyendo estos dos valores en la fórmula para la composición porcentual se obtiene la composición porcentual de ese elemento.

La composición porcentual se utiliza para determinar la fórmula empírica de un compuesto. La fórmula empírica es la fórmula básica para expresar la proporción de elementos que componen un compuesto. Suponiendo la composición porcentual de un elemento en un compuesto como su masa en gramos, convirtiéndolo en moles y tomando la relación / proporción de los moles de los elementos individuales se obtiene la fórmula empírica del compuesto.

Algunas de las aplicaciones importantes de la composición porcentual se encuentran en la industria alimentaria y en el sector de la construcción. La cantidad / proporción de elementos a mezclar para obtener el producto requerido se determina calculando la composición porcentual. La tabla nutricional proporcionada en los paquetes de alimentos y la determinación de impurezas en un compuesto también son aplicaciones de composición porcentual.