Guía de ejercicios de cálculos químicos

Problemas de Moles y Gases

¿Sabías que 5 litros de hidrógeno y 5 litros de oxígeno no contienen lo mismo? Aunque ocupen el mismo volumen, su contenido es totalmente diferente.

Mismo volumen, mismo número de moles: Cuando dos gases están en las mismas condiciones de presión y temperatura, volúmenes iguales contienen el mismo número de moles (Ley de Avogadro). Pero cuidado: eso no significa que tengan la misma masa ni el mismo número de átomos.

El truco está en recordar que cada molécula de oxígeno (O₂) tiene 2 átomos, mientras que cada molécula de hidrógeno (H₂) también tiene 2 átomos. Sin embargo, el oxígeno es mucho más pesado que el hidrógeno.

💡 Tip clave: En condiciones normales, 1 mol de cualquier gas ocupa 22,4 L. Con este dato puedes calcular cuántos átomos hay en cualquier volumen de gas.

Para calcular átomos en gases diatómicos como O₂, multiplica los moles por el número de Avogadro y luego por 2 (porque cada molécula tiene 2 átomos).

Composición Centesimal y Fórmulas Químicas

La composición centesimal te dice qué porcentaje de cada elemento hay en un compuesto. Es como la receta de una tarta, pero con átomos en lugar de ingredientes.

Pasos para hallar fórmulas empíricas: Primero, divide cada porcentaje entre la masa atómica del elemento correspondiente. Después, divide todos los resultados entre el menor de ellos. Si no te salen números enteros, multiplica por 2, 3 o lo que haga falta.

De empírica a molecular: Una vez que tienes la fórmula empírica, calcula su masa. Si la masa molecular real es el doble, triplica la fórmula empírica, y así sucesivamente.

💡 Truco del examen: Si te dan la densidad del gas en condiciones normales, puedes calcular la masa molecular multiplicando por 22,4 L/mol.

Los problemas de combustión son pan comido: todo el carbono va al CO₂ y todo el hidrógeno al H₂O. El oxígeno que falta lo calculas por diferencia.

Concentración de Disoluciones

Las disoluciones están por todas partes: desde el café que desayunas hasta los medicamentos. Dominar sus cálculos es fundamental para química.

Molaridad (M): Moles de soluto divididos entre litros de disolución. Es la concentración más usada en el laboratorio. Para diluciones, recuerda que M₁V₁ = M₂V₂.

Molalidad $m$: Moles de soluto divididos entre kilogramos de disolvente. Se usa cuando la temperatura cambia, porque el volumen varía pero la masa no.

Porcentaje en masa: Gramos de soluto entre gramos de disolución, multiplicado por 100. Para pasar de porcentaje a molaridad, necesitas la densidad de la disolución.

💡 Consejo práctico: Cuando mezcles disoluciones, los moles se suman pero los volúmenes también. La molaridad final será menor que la inicial.

Las propiedades coligativas como el descenso del punto de congelación solo dependen del número de partículas disueltas, no de su naturaleza.

Mezclas de Gases y Presiones Parciales

Los gases se comportan de forma muy predecible si conoces las leyes correctas. La Ley de Dalton es tu mejor amiga aquí.

Presión parcial: Cada gas en una mezcla ejerce la presión que ejercería si estuviera solo. La presión total es la suma de todas las presiones parciales.

Fracción molar: Moles de un componente divididos entre moles totales. La presión parcial es la fracción molar multiplicada por la presión total.

Para calcular presiones parciales, primero encuentra los moles de cada gas usando PV = nRT. Luego calcula las fracciones molares y multiplica por la presión total.

💡 Dato útil: El porcentaje en volumen de un gas equivale a su fracción molar multiplicada por 100. Los gases se mezclan uniformemente.

Recuerda que R = 0,082 atm·L·mol⁻¹·K⁻¹ y que la temperatura siempre debe estar en Kelvin $°C + 273$.