Composición Porcentual

Definición de composición porcentual

En primer lugar, veamos la definición de composición porcentual.

La composición porcentual se considera una propiedad extensiva, lo que significa que es independiente del tamaño de la muestra. Por ejemplo, si tienes un camión lleno de sal de mesa (NaCl), o una cantidad ínfima, ¡la composición porcentual del NaCl será siempre la misma!

La figura 1 muestra la composición porcentual del óxido de hierro (III) (_Fe2O3) y del óxido de hierro (II) (FeO). El _Fe2O3 está compuesto por un 69,9% de hierro y un 30,1% de oxígeno, mientras que el FeO está formado por un 77,7% de hierro y un 22,3% de oxígeno.

Fórmula de composición porcentual

Saber calcular la composición porcentual es muy importante para los químicos, porque les ayuda a averiguar qué compuestos son las mejores fuentes de un elemento.

Para hallar la composición porcentual de un elemento, podemos utilizar la fórmula siguiente.

$$ {}\text{% Composición del elemento en el compuesto} = \frac{n\text{ } \veces {texto{ masa molar del elemento en la muestra del compuesto}} {texto{ masa molar de la muestra del compuesto}} \veces 100\text{%} $$

donde

• \es el número de átomos del elemento en 1 mol del compuesto.
• La masa molar es la masa en gramos de un mol del elemento o compuesto.

Composición porcentual del agua

Ahora que sabemos qué es la composición porcentual y la fórmula que se utiliza para calcularla, veamos la composición porcentual del hidrógeno (H) y el oxígeno (O) en el agua (\( H_{2}O \)).

En primer lugar, tenemos que calcular la masa molar del agua. Según la Tabla Periódica, hay 1,0079 gramos de hidrógeno en un mol, y 16,00 gramos de oxígeno por mol de oxígeno. Por tanto, la masa molar del agua sería

$$ \text{1 mol de } H_{2}O = 2 (1,0079 g/mol) + (16,00 g/mol) = 18,0158 \text{ g/mol} $$

Ahora, calculemos la composición porcentual del oxígeno (O).

$$ \text{% Composición del Oxígeno (O)} = \frac{1\text{ } \veces \text{ 16,00 g/mol O} {{text{ 18,0158 g/mol}}. \veces 100 {texto{%} = \color {orquídea} 88,81 {texto{ % O} $$

Por último, hacemos lo mismo con el hidrógeno. Observa que en 1 mol de agua hay 2 átomos de H, por lo que n será igual a 2.

$$ \text{% Composición del Hidrógeno (H)} = \frac{2\text{ } \veces 1,0079 g/mol de H} {{texto} 18,0158 g/mol}}. \times 100\text{%} = \color {orquídea} 11,19\text{ % H} $$$

Composición porcentual del NaCl

La composición porcentual del NaCl puede calcularse del mismo modo que hicimos para el agua. Empieza siempre calculando lamasa molar del compuesto (a menos que ya te la hayan dado).

En el caso del NaCl, nuestra masa molar es

$$ \text{1 mol de NaCl = 1 mol de Na + 1 mol de Cl} $$

$$ \text{1 mol de NaCl = 1 (22,990 g/mol) + 1 (35,45 g/mol) = 58,44 g/mol de NaCl} $$

Ahora, podemos calcular la composición porcentual de sodio (Na) y Cloro (Cl).

$$ \text{% Composición de Sodio(Na)} = \frac{1\text{ } \veces \text{ 22,990 g/mol O} {{text{ 58,44 g/mol}}. \veces 100{%} = {color} 39,34{text} % Na} $$$

$$ \text{% Composición del Cloro (Cl)} = \frac{1\text{ } \veces \texto{ 35,45 g/mol O} {{texto{ 58,44 g/mol}} \veces 100{%} = 60,66{%} Cl} $$$

Composición porcentual por masa

La composición porcentual también puede calcularse utilizando la masa del elemento y del compuesto mediante la siguiente fórmula:

$$ {}\text{% Composición por masa} = \frac{\text{ } \masa del elemento}} {texto{masa del compuesto}} por 100 \veces 100{text{%} $$

A modo de ejemplo, ¡resolvamos un problema!

Composición porcentual de un compuesto

Tratar con la composición porcentual es básicamente tratar con cálculos para hallar el porcentaje de cada elemento en un compuesto. Sin embargo, la composición porcentual también puede utilizarse para determinar la fórmula empírica de un compuesto cuando se dispone de valores de composición porcentual medidos experimentalmente.

Por ejemplo, supongamos que tienes 100 gramos de un determinado compuesto que tiene un 80,0% de carbono (C) y un 20% de hidrógeno (H) en masa. ¿Cómo podemos utilizar esta información para averiguar la fórmula empírica del compuesto?

Si tenemos 100 g de este compuesto y el 80% de su masa se atribuye al carbono, entonces podemos decir que tenemos 80 gramos de carbono (C). Del mismo modo, un 20% de hidrógeno en su composición significaría 20 gramos de hidrógeno (H).

Ahora, tenemos que calcular la relación mol a mol convirtiendo los gramos en moles.

• \( \text{moles de C = 80 g de C }\times \frac{text{1 mol de C}}{\text{12,011 g de C}} = 6,67 \text{ moles de C} \)
• \( {moles de C = 20 g de H} veces {frac{texto{1 mol de C}} {texto{1,008 g de C}} = 20 {moles de H}}) \)

$$ \text{C}_{6,67}\text{ H}_{20} $$

Observa que los moles no han salido todos enteros. Así que, cuando esto ocurre, tenemos que dividir ambos números por un factor común, o el número más bajo, que en este caso es 6,67.

$$C: \frac{6,67}{6,67}$$

$$ H: \frac{20}{6,67}$$ $$

Esto nos daría la fórmula empírica del compuesto:

$$ \text{C}_{1}\text{ H}_{3} \o \o bien \text{C}\text{H}_{3} $$

Composición porcentual de la Tierra

Terminemos examinando la composición de la Tierra. Los principales componentes de la atmósfera terrestre son un 78,084% de nitrógeno (_N2) y un 20,948% de oxígeno (_O2). El resto de la composición porcentual en volumen de la atmósfera incluye otros gases diversos, como vapor de agua, argón, dióxido de carbono, neón, helio, metano, xenón, etc.

El núcleo de la Tierra está compuesto por un 88,8% de hierro, un 5,8% de níquel y un 0,27% de cobalto, mientras que su manto está formado principalmente por un 47,9% de dióxido de silicio, un 34,1% de óxido de magnesio y un 8,9% de óxido de hierro (II).

Ahora, ¡espero que te sientas más seguro de tu comprensión de la composición porcentual!