Experimento
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Fórmula de un compuesto I: Magnesio y oxígeno

Resumen

En este experimento, pesas con precisión una muestra de magnesio metálico, y luego calientas la muestra en el aire. El magnesio metálico reacciona con el oxígeno (O2) del aire para formar óxido de magnesio. Mg + O2 ® óxido de magnesio

Después de que la muestra de magnesio haya reaccionado completamente, determinas la masa de óxido de magnesio producto. A partir de estas dos masas, calculas la composición porcentual del óxido de magnesio.

Cálculos

Supón que se registraron los datos que se indican a continuación para este experimento (ver página 33, sección I).

Masa de magnesio	0.3397 g	Masa del crisol, tapa, vaso de precipitados	45.7324 g	Masa del crisol, tapa, vaso, producto
Después del primer calentamiento	46.3105 g
después del segundo calentamiento	46.2995 g	después del tercer calentamiento (si se realiza)	46.2991 g

Nota que el experimento pide que determines en un pequeño vaso de precipitados la masa inicial de magnesio metálico tomada. La masa de magnesio registrada para la página 33, sección I, parte (a) debe ser sólo la masa del magnesio metálico (sin incluir la masa del vaso de precipitados en el que se hizo la determinación de la masa). Su respuesta debe estar entre 0,3 y 0,4 g (si tiene un número mayor que éste, está incluyendo la masa del vaso de precipitados). Las masas registradas en la página 33 en la sección I, parte (c), incluyen la masa de los recipientes (la masa de los recipientes vacíos se registra en la sección I, parte (b)). Tenga en cuenta que todas las masas deben determinarse con cuatro decimales en la balanza electrónica: esto da como resultado normalmente 6 cifras significativas cuando se incluyen las masas de los recipientes, lo que permite determinar las masas del magnesio y del óxido de magnesio con cuatro cifras significativas.

Página 33 Parte II

a. Masa del producto

La masa del producto que se utilizará en todos los cálculos posteriores se basa en la masa final del crisol/vaso y el contenido (después de haber completado todos los calentamientos) menos la masa del recipiente vacío (antes de poner el magnesio en él). Para los datos indicados anteriormente, calcula la masa del producto y luego haz clic aquí para comprobar tu respuesta.

b. Masa de oxígeno reaccionado

Dado que el producto de tu reacción debe ser óxido de magnesio puro (que contiene magnesio y oxígeno), y que el material inicial tomado era magnesio elemental puro, la masa de oxígeno reaccionado debe ser simplemente la diferencia de estas dos masas. Utilizando los datos anteriores, calcula la masa de oxígeno reaccionado con la muestra de magnesio tomada, y luego haz clic aquí para comprobar tu respuesta.

c. Moles de magnesio reaccionado

El número de moles de magnesio reaccionado se basa en la masa de magnesio tomada y en la masa molar del magnesio (24,31 g por mol de Mg). Para los datos anteriores, calcula el número de moles de magnesio reaccionado, y luego haz clic aquí para comprobar tu respuesta.

d. Moles de oxígeno reaccionado

El número de moles de átomos de oxígeno contenidos en 0,2270 g de oxígeno (calculado anteriormente) se calcula utilizando la masa atómica del oxígeno (16,00 g por mol). Tenga en cuenta que los átomos de oxígeno se encuentran en el MgO individualmente….not como moléculas de O2. Calcule el número de moles de átomos de oxígeno contenidos en 0,2270 g de oxígeno, y luego haga clic aquí para comprobar su respuesta.

e. Relación entre moles de átomos de Mg y moles de átomos de O

La fórmula empírica representa la menor relación de números enteros entre los tipos de átomos de un compuesto. Sobre una base experimental, hemos encontrado que 0,01397 moles de magnesio se han combinado con 0,01419 moles de oxígeno. Esto significa que el número de átomos de oxígeno que se han combinado por cada átomo de magnesio viene dado por la relación



f. Fórmula empírica (números enteros pequeños)

Como no podemos tener «1,016» átomos de oxígeno, y como hay error experimental en cualquier esfuerzo, redondeamos esta proporción al número entero uno. Este compuesto contiene un átomo de oxígeno por cada átomo de magnesio, por lo que la fórmula empírica es simplemente MgO.

g. Experimental % Mg (en masa) en el producto

El porcentaje de magnesio (en masa) se basa en la masa de magnesio tomada y la masa de producto resultante. Para los datos anteriores, calcula el porcentaje de magnesio (en masa) determinado en el experimento, luego haz clic aquí para comprobar tu respuesta.

. Fórmula real del óxido de magnesio (basada en los números de oxidación)

En el «Taller de Nomenclatura» practicasteis la escritura de las fórmulas de los compuestos, y en muchos casos pudisteis utilizar la ubicación de un elemento representativo dado en la Tabla Periódica para determinar la carga del ion que formaría el elemento en los compuestos. Como el magnesio es un elemento del Grupo 2A, forma iones +2: Mg2+. Como el oxígeno es un elemento del Grupo 6A, forma iones -2: O2-. Así que basándonos en estas cargas, predeciríamos que la fórmula del óxido de magnesio debería ser MgO (un ion +2 combinado con un ion -2).

i. Porcentaje teórico de Mg en masa

En base a la fórmula predicha del óxido de magnesio (parte h anterior), podemos calcular el porcentaje «teórico» en masa de magnesio en el óxido de magnesio.

Masa polar de MgO = 24,31 g + 16,00 g = 40.31 g



j. % de error en el porcentaje de magnesio

Esto compara tu valor experimental para el %Mg con el % Mg teórico basado en la fórmula verdadera . Si hiciste tu experimento con mucho cuidado, este número debería ser menor al 1%. Para los datos anteriores



El signo menos en el error muestra que mi resultado fue ligeramente inferior al valor real.

Preguntas

No podemos dar las respuestas por ti, pero aquí tienes algunos «consejos útiles».

1. Cuando la pregunta dice oxígeno «elemental», se refiere a la forma en que se encuentra el oxígeno en la atmósfera.
2. Cuando la pregunta dice nitrógeno «elemental», se refiere a la forma en la que el nitrógeno se encuentra en la atmósfera.
3. Esta ecuación está escrita en base a lo que hiciste en los pasos 7 y 8 del procedimiento (¿qué añadiste al crisol en este punto?) y a la información dada en la propia pregunta.
4. Con este tipo de preguntas, considere la situación más extrema. Suponga que tiene tres muestras de magnesio de 1.000 g. Suponga que calienta una muestra de magnesio en oxígeno puro de manera que se convierte completamente en óxido de magnesio (sin preocuparse de que haya nitruro de magnesio. ¿Cuál es el % de Mg en este producto? Supongamos que se calienta otra muestra de magnesio en nitrógeno puro para que se convierta completamente en nitruro de magnesio. ¿Cuál sería el % de Mg en este producto? Supongamos que se calienta la tercera muestra en aire, que es una mezcla de magnesio y oxígeno, y se encuentra que el producto es principalmente óxido de magnesio, pero está contaminado con una pequeña cantidad de nitruro de magnesio. ¿Cómo se compararía el % de Mg de esta mezcla de óxido de magnesio y nitruro de magnesio con el % de Mg en el MgO puro y el % de Mg en el Mg3N2 puro?