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Determinación de fórmula empírica y molecular 0001

Por combustión de 0,5 g de una sustancia formada por C, H y O se obtuvieron: 0,69 g de CO_2 y 0,56 g de H_2O. Halla la fórmula empírica (o mínima) y la fórmula molecular.

SOLUCIÓN

En primer lugar vamos a determinar los moles de CO_2 y H_2O que suponen los gramos que se han obtenido:

0,69\ g\ CO_2\cdot \frac{1 mol}{44\ g} = 0,0157\ mol\ CO_2


0,56\ g\ H_2O\cdot \frac{1 mol}{18\ g} = 0,0311\ mol\ H_2O


Esto quiere decir que la sustancia inicial contiene 0,0157 mol de C y 0,0622 mol de H, porque el dióxido de carbono tiene un átomo de carbono en cada molécula mientras que el agua tiene dos átomos de hidrógeno en cada molécula.
Vamos a calcular qué masa de esos productos corresponden al C y al H:

0,0157\ mol\ CO_2\cdot \frac{12\ g\ C}{1\ mol\ CO_2} = 0,1884\ g\ C


0,0622\ mol\ H_2O\cdot \frac{1\ g\ H}{1\ mol\ H_2O} = 0,0622\ g\ H


Dado que todo el CO_2 de la combustión proviene del carbono de la sustancia y que todo el H_2O proviene del hidrógeno de la sustancia, podremos saber qué cantidad de oxígeno contiene la sustancia que se quema: (0,5 - 0,1884 - 0,0622) g = 0,2494 g O.
Ahora determinamos los moles de O a los que equivalen estos gramos:

0,2494\ g\ O\cdot \frac{1\ mol}{16\ g} = 0,0156\ mol\ O


Dividimos los moles de cada uno de los átomos de la sustancia inicial por el valor más pequeño de los tres, para ver en qué proporción se encuentran:
\frac{0,0157}{0,0157} = \bf 1\ (C) ; \frac{0,0156}{0,0157} = \bf 1\ (O) ; \frac{0,0622}{0,0157} = \bf 4\ (H)
Por lo tanto, la fórmula empírica (o fórmula mínima) será \bf CH_4O.
La masa molecular de esta fórmula empírica es: 1·12 + 4·1 + 1·16 = 32 g/mol. Los moles de sustancia quemados serían:

0,5\ g\ Sust\cdot \frac{1\ mol}{32\ g} = 0,0156\ mol\ Sust


Es decir, que coincide con los moles de CO_2 y H_2O que se han obtenido en la combustión, por lo que la fórmula molecular coincide con la fórmula empírica y es \bf CH_4O.

 

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