Química de bachillerato
Estequiometría, disoluciones químicas, leyes de los gases, nomenclatura inorgánica y química del carbono.
Estequiometría y mol
Masa atómica y molecular, número de Avogadro y relaciones estequiométricas.
El concepto de mol y cálculos estequiométricos
El mol es la unidad de cantidad de sustancia en el Sistema Internacional. Un mol de cualquier elemento o compuesto contiene exactamente 6.022 x 10²³ entidades elementales (átomos o moléculas) y su masa numérica coincide con la masa atómica o molecular de la tabla periódica expresada en gramos.
Ejercicio resuelto: Reactivo límite y producción de amoníaco
Enunciado: En la reacción de síntesis de Haber-Bosch: N₂ + 3H₂ → 2NH₃, se mezclan 28 gramos de nitrógeno gaseoso (N₂) con 12 gramos de hidrógeno gaseoso (H₂). Determinar cuál es el reactivo límite y cuántos gramos de amoníaco (NH₃) se forman. (Masas atómicas: N = 14 g/mol, H = 1 g/mol).
Paso 1: Calcular masas molares: N₂ = 28 g/mol, H₂ = 2 g/mol, y NH₃ = 14 + 3(1) = 17 g/mol.
Paso 2: Convertir gramos a moles disponibles: n(N₂) = 28 g / 28 g/mol = 1 mol. n(H₂) = 12 g / 2 g/mol = 6 moles.
Paso 3: Comparar proporciones estequiométricas según la ecuación (1 mol de N₂ reacciona con 3 moles de H₂). Para consumir 1 mol de N₂ se necesitan 3 moles de H₂. Como se dispone de 6 moles de H₂, el hidrógeno está en exceso (sobran 3 moles) y el reactivo límite es el nitrógeno (N₂).
Paso 4: Calcular producto a partir del reactivo límite: 1 mol de N₂ produce 2 moles de NH₃. Masa de NH₃ = 2 moles · 17 g/mol = 34 gramos.
Resultado: El reactivo límite es el N₂ y se obtienen 34 gramos de NH₃.
Disoluciones químicas
Porcentajes en masa y volumen, molaridad, molalidad y diluciones.
Unidades de concentración química: Molaridad
La molaridad (M) expresa la cantidad de moles de soluto disueltos por cada litro de disolución total: M = n(soluto) / V(disolución en litros). Para diluciones donde se añade agua sin alterar los moles de soluto, se cumple la relación de conservación: C₁ · V₁ = C₂ · V₂.
Leyes de los gases ideales
Leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac, ecuación general de los gases.
Química orgánica
El átomo de carbono, hidrocarburos, alcoholes, aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos.