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Composición química

La Composición química es una expresión de mucha ayuda en el ámbito de la química. Indica el contenido de las sustancias presentes en una mezcla. Este contenido se indica como un número decimal o como un porcentaje, que representa una proporción.

La Composición química manifiesta la parte que corresponde a cada sustancia química con respecto al total de la mezcla.

La Composición química es una relación de “parte entre total”, en que las unidades que se van a comparar son moles. Se comparan moles de la sustancia en cuestión contra moles totales de mezcla, obteniéndose un valor de proporción.

Se utilizan los moles en este cálculo debido a que se trata de un perfil químico de la mezcla, es decir, de un conocimiento de las cantidades de sustancias en la mezcla que son químicamente activas. Los moles son los que se escriben en la ecuación química para describir cómo actúa el Principio de Estequiometria para producir los productos desde los reactivos. Los moles son la unidad de masa que indica cómo interactúan las sustancias.

Cálculo de la Composición química

La Composición química se calcula dividiendo los moles de cada sustancia entre los moles totales de la mezcla. El resultado siempre va a ser un número decimal, menor que 1. Esta fracción se va a representar con la letra X, llevando como subíndice el nombre de la sustancia (por ejemplo, XNitrógeno) La suma de todas las X resulta en el total 1. Para llegar al listado de las X de todas las sustancias, se tienen que llevar a cabo ciertos pasos, que se enumeran a continuación:

1.- Conocer los datos: Se tomará como ejemplo una mezcla sólida de granulometría fina, de la cual hay 320 moles. Esos 320 moles se reparten como sigue:

60 moles de Carbonato de Calcio CaCO3

45 moles de Hidróxido de Calcio Ca(OH)2

100 moles de Óxido de Calcio CaO

80 moles de Dióxido de Silicio SiO2

35 moles de Sulfato de Calcio CaSO4

2.- División entre el total: Para conocer la Composición Química de la mezcla de granulometría fina, se calcula la relación de los moles de sustancia entre moles totales:

XCaCO3 = nCaCO3 / N = 60 moles / 320 moles = 0.1875 = 18.75%

XCa(OH)2 = nCa(OH)2 / N = 45 moles / 320 moles = 0.1406 = 14.06%

XCaO = nCaO / N = 100 moles / 320 moles = 0.3125 = 31.25%

XSiO2 = nSiO2 / N = 80 moles / 320 moles = 0.25 = 25%

XCaSO4 = nCaSO4 / N = 35 moles / 320 moles = 0.1094 = 10.94%

3.- Comprobación de que las X suman el 100%:

Suma = 18.75% + 14.06% + 31.25% + 25% + 10.94% = 100%

4.- Enlistar la Composición Química: se mencionan las fracciones de todos los componentes. Toda porción de la mezcla, sea pequeña o grande, va a llevar esa misma composición química. Así se tomen sólo 50 moles o 100 moles, siempre va a llevar las mismas fracciones de los componentes.

XCaCO3 = 0.1875

XCa(OH)2 = 0.1406

XCaO =0.3125

XSiO2 = 0.25

XCaSO4 = 0.1094

XCaCO3 + XCa(OH)2 + XCaO + XSiO2 + XCaSO4 = 1

Composición química del Aire

El aire es uno de los ejemplos más sencillos para estudiar la Composición química como herramienta. Se sabe que el aire contiene 78.9% Nitrógeno, 21% Oxigeno, 0.1% otros gases.

Se comienza suponiendo una base de cálculo de 100 moles de aire. Con base en estos 100 moles, se conocerán las Cantidades de Nitrógeno, Oxigeno y de los otros gases.

Para calcular la Cantidad de toda sustancia, basándonos en su porcentaje y en el total de la mezcla, se utiliza la fórmula:

n = X*N

donde:

n = moles de la sustancia

X = fracción o porcentaje de la sustancia

N = moles totales de mezcla

Para el cálculo en la mezcla aire, primero se presenta el porcentaje como decimal:

XNitrógeno = %Nitrógeno / 100 = 78.9 / 100 = 0.789

XOxigeno = %Oxigeno / 100 = 21 / 100 = 0.21

XOtros gases = %Otros gases / 100 = 0.1 / 100 = 0.001

Después se multiplican estos decimales o fracciones por el número total de moles de aire.

Por ejemplo, para 100 moles de aire, los resultados son:

n = X*N

nNitrógeno = X*N = (0.789)*(100 moles de aire) = 78.9 moles de Nitrógeno

nOxigeno = X*N = (0.21)*(100 moles de aire) = 21 moles de Oxigeno

notros gases = X*N = (0.001)*(100 moles de aire) = 0.1 moles de otros gases

Otro ejemplo, para 250 moles de aire, los resultados son:

n = X*N

nNitrógeno = X*N = (0.789)*(250 moles de aire) = 197.25 moles de Nitrógeno

nOxigeno = X*N = (0.21)*(250 moles de aire) = 52.5 moles de Oxigeno

notros gases = X*N = (0.001)*(250 moles de aire) = 0.25 moles de otros gases

Ejemplos de Composición química

La Composición química del aire es: 78.9% Nitrógeno, 21% Oxigeno y 0.1% otros gases.

La Composición química del sustituto de azúcar es: 1.3% de Sucralosa, 49.35% Dextrosa y 49.35% Maltodextrina.

La Composición química del gas natural es: 60% Metano (CH4), 16% Etano (C2H6), 10% Propano (C3H8), 14% Butano (C4H10).

La Composición química del gas LP es: 65% Butano (C4H10), 35% Propano (C3H8).

La Composición química del Petróleo es de 84% Carbono, 14% Hidrógeno, 1.8% Azufre, 0.2% Nitrógeno.

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Por : Morris

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