Taller y cierre: leyes ponderales y masa molar
Objetivo. Resolver autónomamente ejercicios de las tres leyes ponderales fundamentales y de cálculo de masa molar, argumentando la elección de la alternativa correcta y el descarte de cada distractor, valorando la perseverancia, como cierre del tema.
para partir
Un trabajo publicado en Nature Geoscience calculó que casi la mitad de la población mundial come gracias al nitrógeno que una fábrica saca del aire y combina con hidrógeno en una proporción fija. Esa proporción fija es justamente lo que dicen las leyes ponderales que ya tienes en las manos. Hoy no hay materia nueva: se entrena mirar un enunciado en frío y decidir en segundos qué lo resuelve.
Esta clase es el cierre del tema y reúne todo lo de leyes ponderales y masa molar. Hoy es taller puro: cinco minutos de recordatorio y el resto de la clase resolviendo ítems mezclados a propósito. En cada uno harás dos cosas: diagnosticar qué pide el ítem y justificar por qué descartas cada distractor.
Antes de empezar, decide para ti si cada afirmación es verdadera o falsa. No las corregimos aún:
- Si la masa “aumenta” al quemar algo al aire, es que la reacción creó materia.
- Que dos elementos formen varios compuestos contradice la ley de las proporciones definidas.
- En la fórmula Ca(OH)₂ hay un solo hidrógeno.
Recordatorio compacto: tres leyes, una destreza y la rutina de resolución
| Herramienta | ¿Qué compara o hace? | Firma en el enunciado | Qué hacer |
|---|---|---|---|
| Conservación (Lavoisier) | Masa antes y después de una reacción | “recipiente cerrado / abierto”, “masa inicial y final”, “combustión” | Sumar o restar masas |
| Proporciones definidas (Proust) | Muestras de un mismo compuesto | “siempre”, “sin importar el origen”, “puro” | Repartir según una razón fija |
| Proporciones múltiples (Dalton) | Dos compuestos de los mismos dos elementos | “forma dos óxidos”, “masa fija de un elemento” | Fijar un elemento, razonar el otro y simplificar |
| Masa molar | Suma de las masas de todos los átomos de la fórmula | “calcula la masa molar”, “masa molar de Z es…” | Multiplicar cada masa atómica por su subíndice y sumar |
Rutina de tres pasos, para cada ítem de hoy: (1) diagnostica qué pide el enunciado por su firma; (2) traduce a una razón o a una cuenta y simplifica; (3) descarta con criterio: lee las cuatro alternativas y di en voz baja qué error comete cada una de las tres incorrectas. Ese tercer paso es el que se entrena hoy.
Calentamiento: reconstruye las tres leyes y la destreza antes de aplicarlas.
La ley de (Lavoisier) dice que en una reacción la masa total . La ley de las proporciones (Proust) afirma que un compuesto puro tiene siempre la misma de masa entre sus elementos. La ley de las proporciones (Dalton) aplica cuando dos elementos forman compuesto, con masas en relación de números pequeños. La masa molar de un compuesto se obtiene sumando las masas atómicas de todos sus átomos, multiplicando cada una por su .
ÍTEM 1. Un estudiante quema una cinta de magnesio al aire, sobre una balanza. El polvo blanco que queda (óxido de magnesio) pesa más que la cinta original. Concluye que la reacción 'creó masa' y que eso contradice la ley de conservación. ¿Cuál explicación es más consistente con dicha ley?
ÍTEM 2. Se analizan dos muestras de dióxido de carbono puro de distinto origen: una proviene de la respiración y otra de un volcán. En la muestra 1, de 22 g, hay 6 g de carbono y 16 g de oxígeno. La muestra 2 pesa 44 g. Según la ley de las proporciones definidas, ¿qué composición se espera para la muestra 2?
ÍTEM 3. El cobre forma dos óxidos. En el óxido rojo, 127 g de cobre se combinan con 16 g de oxígeno; en el óxido negro, 63,5 g de cobre se combinan con 16 g de oxígeno. ¿Cuál es la razón entre las masas de oxígeno (rojo : negro) que se combinan con una MISMA masa de cobre?
ÍTEM 4. Calcula la masa molar del sulfato de calcio, CaSO₄, con las masas atómicas Ca = 40, S = 32 y O = 16. ¿Cuál es el valor correcto y qué error comete cada alternativa incorrecta?
Bloque de cálculo: elige al menos 3 de los 4
Ahora resuelve con lápiz y papel. Están mezclados a propósito: antes de calcular, di en voz baja “esto es un problema de…”. Elige al menos 3 de los 4 y, si te sobra tiempo, resuelve el cuarto como desafío. Revisa la pauta solo después de haber escrito tu procedimiento completo.
PROBLEMA 1 (proporciones definidas). El agua pura contiene siempre hidrógeno y oxígeno en una razón de masa de 1 : 8. Si se descomponen totalmente 36 g de agua, ¿qué masa de oxígeno se obtiene?
- 1) Diagnóstico: un mismo compuesto con proporción de masa fija → ley de Proust (proporciones definidas).
- 2) La razón H : O = 1 : 8 reparte la masa en 1 + 8 = 9 partes iguales.
- 3) Cada parte vale 36 g ÷ 9 = 4 g.
- 4) El oxígeno corresponde a 8 partes: 8 × 4 g = 32 g (y el hidrógeno a 1 parte: 4 g; 32 + 4 = 36 g).
Resultado: Se obtienen 32 g de oxígeno (y 4 g de hidrógeno).
PROBLEMA 2 (proporciones múltiples). El nitrógeno y el oxígeno forman dos óxidos distintos. En el óxido X, 7 g de nitrógeno se combinan con 8 g de oxígeno; en el óxido Y, los mismos 7 g de nitrógeno se combinan con 16 g de oxígeno. Demuestra con números que estos datos cumplen una ley ponderal e indica cuál.
- 1) Diagnóstico: dos compuestos de los mismos dos elementos (N y O) → ley de Dalton (proporciones múltiples).
- 2) La masa de nitrógeno ya está fijada en 7 g en ambos óxidos: se puede comparar el oxígeno directamente.
- 3) Oxígeno combinado con esos 7 g de N: 8 g en X frente a 16 g en Y.
- 4) Forma la razón y simplifica: 8 : 16 = 1 : 2, una relación de números enteros pequeños.
Resultado: Se cumple la ley de las proporciones múltiples (Dalton): las masas de oxígeno están en razón 1 : 2. X corresponde a NO y Y a NO₂.
PROBLEMA 3 (definidas + conservación). El óxido de calcio (CaO) combina siempre calcio y oxígeno en razón de masa 5 : 2. En un recipiente CERRADO se calientan 20 g de calcio con 10 g de oxígeno hasta que uno de los reactantes se agota. ¿Qué masa de óxido de calcio se forma y qué queda sin reaccionar?
- 1) Diagnóstico: hay dos leyes en juego. La razón fija del compuesto es proporciones definidas; el balance final, conservación de la materia.
- 2) Con la razón Ca : O = 5 : 2, calcula el oxígeno que exigen los 20 g de calcio: O = 20 × (2 ÷ 5) = 8 g.
- 3) Disponemos de 10 g de oxígeno, o sea 2 g más de los necesarios: sobran 2 g de oxígeno sin reaccionar.
- 4) Por conservación de la materia, suma SOLO lo que reaccionó: 20 g de Ca + 8 g de O = 28 g de CaO.
- 5) Verifica el balance total: 28 g de producto + 2 g sobrantes = 30 g, la masa inicial. Cuadra.
Resultado: Se forman 28 g de óxido de calcio y sobran 2 g de oxígeno.
PROBLEMA 4 · DESAFÍO (masa molar con paréntesis y paso a mol). Calcula la masa molar del hidróxido de aluminio, Al(OH)₃ (masas atómicas Al = 27, O = 16, H = 1), y luego determina cuántos gramos hay en 0,5 mol de ese compuesto.
- 1) El subíndice 3 está fuera del paréntesis: multiplica a TODO el grupo OH. Hay entonces 3 oxígenos y 3 hidrógenos, más 1 aluminio.
- 2) Cuenta: 1 Al, 3 O, 3 H.
- 3) Multiplica y suma: 27 + 3(16) + 3(1) = 27 + 48 + 3 = 78 g/mol.
- 4) Paso a masa: 0,5 mol × 78 g/mol = 39 g.
- 5) Interpreta: la masa molar convierte moles en gramos multiplicando; medio mol pesa la mitad de un mol.
Resultado: M(Al(OH)₃) = 78 g/mol; 0,5 mol pesan 39 g.
ÍTEM ARGUMENTADO. Lee el contexto y las cuatro alternativas; luego JUSTIFICA por escrito por qué descartas cada una de las tres incorrectas y cuál eliges como correcta. CONTEXTO: el cobre forma dos óxidos. En el óxido rojo, 63,5 g de cobre se combinan con 8 g de oxígeno; en el óxido negro, 63,5 g de cobre se combinan con 16 g de oxígeno. COMANDO: ¿qué ley ponderal ilustran estos datos y qué relación numérica la respalda? A) Conservación de la materia, porque la masa de cobre es igual en ambos óxidos. B) Proporciones definidas, porque cada óxido tiene composición constante. C) Proporciones múltiples, porque las masas de oxígeno (8 g y 16 g) que se combinan con una masa fija de cobre están en razón 1 : 2. D) Proporciones múltiples, pero con razón 2 : 1.
ÍTEM 5. Una estudiante afirma: 'Si un compuesto siempre tiene la misma proporción de masa, entonces dos muestras del mismo compuesto puro siempre pesan lo mismo.' ¿Cuál es la evaluación correcta de esta afirmación?
ÍTEM 6 (mezclado: diagnostica primero). En un matraz SELLADO se hacen reaccionar 14 g de hierro con 8 g de azufre y se forma únicamente sulfuro de hierro(II), sin sobrar reactantes. ¿Qué masa de producto se obtiene y con qué ley se resuelve?
síntesis
Para cerrar
Hoy no aprendimos nada nuevo: entrenamos a reconocer y a descartar. La rutina es siempre la misma: diagnosticar qué pide el enunciado por sus palabras gatillo (un compuesto → Proust; dos compuestos de los mismos elementos → Dalton; masa antes y después → Lavoisier; “calcula la masa molar” → sumar átomos por su subíndice), traducir a una razón o a una cuenta y justificar el descarte de cada distractor. Los errores que más aparecieron hoy fueron confundir proporción con masa absoluta, no normalizar al comparar dos óxidos e ignorar el paréntesis al calcular masas molares. Con esto cierra el tema de leyes ponderales, y lo que viene reúne todo esto. Si algún tipo de ítem todavía te hace dudar, ese es exactamente el que conviene repasar con la guía.
Piensa sobre tu aprendizaje
- Vuelve a las tres afirmaciones del inicio: ¿cuáles eran falsas y con qué ley o regla las refutas ahora?
- De las tres leyes, ¿cuál te cuesta MÁS reconocer en un enunciado en frío? ¿Qué palabra clave te delataría que es esa?
- ¿Fallaste más al diagnosticar, al calcular la masa molar o al hacer la aritmética? Eso es exactamente lo que debes repasar.
referencias
Bibliografía
- 01Chang, R. & Goldsby, K. (2017). Química (12ª ed.). McGraw-Hill.
- 02Petrucci, R., Herring, F., Madura, J. & Bissonnette, C. (2017). Química General (11ª ed.). Pearson.
- 03Khan Academy. Leyes ponderales de la química. https://es.khanacademy.org
- 04Erisman, J. W. et al. (2008). How a century of ammonia synthesis changed the world. Nature Geoscience, 1, 636-639.