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Rodrigo Ricardo

Hidratos: determinación de la fórmula química a partir de datos empíricos

Publicado el 30 mayo, 2021

Hidrata

‘¡Ah, necesito hidratarme!’ Todo el mundo sabe lo que significa hidratarse. Hidratarse significa beber, pero también puede significar ‘combinar químicamente con agua’. Aunque usamos la palabra hidratar en nuestra vida diaria, en realidad es un término químico.

Un hidrato es un compuesto que contiene agua con una masa definida en forma de H 2 O. Los hidratos son a menudo en forma de un cristal que puede ser calentado, y el agua puede ser ‘quemado’ al convertirlo en vapor. Esto generalmente hace que el hidrato pierda su estructura cristalina. La sustancia que queda después de que el hidrato ha perdido su agua se llama anhidrato . Al medir el compuesto antes y después del calentamiento, se puede determinar la cantidad de agua en el hidrato original y descubrir la fórmula.

Los hidratos desconocidos se escriben con su forma básica; luego se coloca una ‘n ‘ antes del H 2 O. La ‘n ‘ antes del H 2 O significa que hay un número allí, pero aún no sabemos cuál es, como en MgSO 4 n H 2 O para un hidrato de sulfato de magnesio o Na 2 CO 3 n H 2 O para un hidrato de carbonato de sodio. Afortunadamente para nosotros, esta es una determinación fácil. ¡Encontrar ‘n ‘ es divertido!

Pasos para encontrar la fórmula de un hidrato

Estos son los pasos para encontrar la fórmula de un hidrato:

  1. Determina la masa de agua que ha salido del compuesto. Esto nos permite determinar la masa de agua que estaba en el hidrato y la masa del anhidrato. Hacemos esto restando la masa del anhidrato de la masa del hidrato. Esto es igual a la masa de agua.
  2. Convierte la masa de agua en moles. Para hacer esto, dividimos la masa de agua por la masa molar de agua para obtener moles de agua. Recuerde que las unidades de masa molar son g / mol. Cuando dividimos la masa (en g) por la masa molar (g / mol), los gramos se cancelarán y nos quedarán los moles.
  3. Convierta la masa de anhidrato que queda en moles. Para hacer esto, dividimos la masa de anhidrato por la masa molar de anhidrato para obtener los moles de anhidrato.
  4. Calcula la relación molar de agua a anhidrato. Generalmente, tendrá más agua que anhidra, así que divida los moles de agua por los moles de anhidrato. Esto le da su proporción molar (una nota sobre este paso: si sus cálculos le dan un número que está muy cerca de un entero entero, generalmente es seguro redondear al entero más cercano. Si su número tiene un decimal cercano a 0.33, 0.5 o 0.66, necesita encontrar el mínimo común múltiplo de ese número que es un número entero y aplicarlo a toda la fórmula).
  5. Usa la proporción molar para escribir la fórmula.

Veamos cómo funcionan estos pasos con un problema de muestra:

Se calentó 210,4 g de hidrato de sal de Epsom, MgSO 4 n H 2 O, se liberó el agua y la masa anhidra final fue de 120,4 g. ¿Cuál es la fórmula de este hidrato?

  1. Determina la masa de agua que ha salido del compuesto. Tome la masa del hidrato y réstele la masa del anhidrato para obtener la masa del agua. 210,4 g MgSO 4 n H 2 O – 120,4 g MgSO 4 = 90 g H 2 O.
  2. Convierte la masa de agua en moles. Masa de agua / masa molar de agua = moles de agua. 90 g H 2 O / (18 g / mol H 2 O) = 5 moles H 2 O.
  3. Convierta la masa de anhidrato que queda en moles. Masa de anhidrato / masa molar de anhidrato = moles de anhidrato. 120,4 g de MgSO _ { 4} / (120,4 g / mol de MgSO _ { 4 }) = 1 mol de MgSO _ { 4} .
  4. Calcula la relación molar de agua a anhidrato. Divida los moles de agua por moles de anhidrato para obtener la proporción molar. 5 moles H2O / 1 MgSO $ mol 4 = 5: 1.
  5. Usa la proporción molar para escribir la fórmula. Dado que hay 5 moles de H2O por cada 1 mol de MgSO 4 , la fórmula es MgSO 4 5H 2

Ejemplo uno

¿Estás listo para otro ejemplo? Siéntase libre de hacer una pausa en cualquier momento para hacer sus propios cálculos:

Un hidrato de carbonato de sodio, Na 2 CO 3 n H 2 O, originalmente contiene 17,70 g. Después de calentar, su peso final es de 15,10 g. Cual es su formula?

  1. Tome la masa del hidrato y reste la masa del anhidrato para obtener la masa del agua. 17,70 g Na 2 CO 3 n H 2 O – 15,10 g Na 2 CO 3 = 2,60 g H 2 O.
  2. Divida la masa de agua por la masa molar de agua para obtener moles de agua. 2,60 g H 2 O / (18,00 g / mol H 2 O) = 0,144 moles H 2 O.
  3. Divida la masa de anhidrato por la masa molar de anhidrato para obtener moles de anhidrato. 15,1 g de Na 2 CO 3 / (106 g / mol de Na 2 CO 3 ) = 0,142 moles de Na 2 CO 3 .
  4. Divida los moles de agua por los moles de anhidrato para obtener la proporción molar. 0,144 moles H 2 O / 0,142 moles de Na 2 CO 3 = 1,01: 1. Es seguro redondear esto a una proporción de 1: 1.
  5. Usa la proporción molar para escribir la fórmula. Dado que solo hay 1 mol de H 2 O por cada 1 mol de Na 2 CO 3 , la relación molar es 1: 1 y la fórmula es Na 2 CO 3 H 2 O.

Ejemplo dos

Probemos con un ejemplo que puede encontrar en un laboratorio. Aquí estamos en el laboratorio después de deshidratar algunas sales de cloruro de hierro (III). Ahora es el momento del análisis de datos. Queremos determinar la fórmula para un hidrato de cloruro de hierro (III), FeCl 3 n H 2 O. Veamos nuestros datos:

  • Masa del plato vacío utilizado para pesar = 2,5 g
  • Masa del plato y la muestra antes de calentar = 7,4 g
  • Masa del plato y la muestra después de calentar = 5,4 g

¿Cuál es la fórmula de nuestro hidrato? Para resolver esto, podemos usar los mismos pasos que usamos en el ejemplo anterior. Esta vez, sin embargo, debemos restar la masa de nuestro plato de pesaje de la masa de nuestra muestra antes y después de calentarla.

La masa del hidrato = la masa del plato y la muestra antes de calentar – la masa del plato vacío. 7,4 g – 2,5 g = 4,9 g, la masa de nuestro hidrato.

La masa del anhidrato = la masa del plato y la muestra después de calentar – la masa del plato vacío. 5.4 g – 2.5 g = 2.9 g, la masa del anhidrato.

La masa de agua = la masa del hidrato – la masa del anhidrato. 4,9 g – 2,9 g = 2,0 g de agua.

Moles de agua = la masa de agua / la masa molar de agua. 2.0 g H2O / (18 g / mol H 2 O) = 0,11 moles H 2 O.

Moles de anhidrato = masa de anhidrato / masa molar de anhidrato. 2,9 g FeCl 3 / (162 g / mol FeCl 3 ) = 0,018 moles FeCl 3 .

La proporción molar es todo lo que nos queda por determinar. Relación molar = moles de agua / moles de anhidrato. 0,11 moles H 2 O / 0,018 moles FeCl 3 = 6,1: 1. 6.1 está muy cerca de 6, por lo que es seguro redondear hacia abajo. A esto lo llamaremos 6. Dado que hay 6 aguas por cada 1 cloruro de hierro (III), la proporción es 6: 1. La fórmula de nuestro hidrato es FeCl 3 6H 2 O.

Resumen de la lección

Un hidrato es un compuesto que contiene agua con una masa definida en forma de H 2 O. Un anhidrato es un hidrato que ha perdido sus moléculas de agua. Determinar la fórmula de un hidrato significa descubrir la cantidad de moléculas de agua que contiene la sustancia. Los pasos para determinar la fórmula de los datos experimentales son sencillos:

  1. Determine la masa de agua que se ha eliminado del compuesto.
  2. Convierte la masa de agua en moles
  3. Convierta la masa de anhidrato que queda en moles
  4. Encuentre la relación molar de agua a anhidrato
  5. Usa la proporción molar para escribir la fórmula

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya completado esta lección, dedique unos minutos a:

  • Compare hidrato y anhidrato
  • Enumere los pasos para determinar la fórmula de un hidrato.
  • Analizar dos ejemplos relacionados

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