Análisis de composición porcentual

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Por análisis de composición porcentual se entenderán los estudios estequiométricos de composición basados en la determinación de la fracción de un elemento dentro de un compuesto. En este contexto, la fracción que se empleará será la fracción de masa, en lugar de la fracción molar utilizada previamente en la discusión sobre abundancias isotópicas.

[Axioma de la fracción de masas] (1) Definida para un elemento x en un compuesto i. Factor marcado Álgebra simbólica wx fracción de masa del elemento x (adimensional)(%). wi fracción de masa de la sustancia i (adimensional)(%). mx masa del elemento x (g). mi masa de la sustancia i (g). m masa total de una mezcla de sustancias (g).

Miremos un ejemplo trivial.

Ejemplo 1. Una muestra de un compuesto de boro (B) e hidrogeno (H) contiene 6.444 g de B y 1.803 g de H. Calcular el porcentaje en peso de cada elemento. Etapa analítica. Aplicaremos la [Ley de la conservación de la masa] para calcular la masa total, y luego las fórmulas dadas en (1) Etapa numérica por factor marcado. Masa total Fracción de boro Fracción se puede calcular por propiedad de totalidad de las fracciones. Etapa numérica por algebra simbólica. Masa total Fracción de boro Fracción se puede calcular por propiedad de totalidad de las fracciones.

Aplicados al análisis de composición, los escenarios de fracción de masa se presentan en dos variantes. La primera consiste en calcular la fracción de masa a partir de la fórmula molecular; es decir, a diferencia de ejemplos más simples, no se trabaja con masas directas, sino con la masa molar y el subíndice de cada elemento. El segundo escenario, de mayor complejidad, consiste en determinar los subíndices de una fórmula molecular a partir de la composición porcentual conocida y la masa molar del compuesto.

Porcentaje del elemento en función de la fórmula molecular

Iniciaremos con el primer caso. Este resulta históricamente relevante, ya que los primeros químicos analíticos obtenían precisamente la composición porcentual de las sustancias y observaban que la identidad de muchas de ellas estaba ligada a dichas proporciones. Esta observación dio origen a la formulación de la ley de Proust de proporciones definidas.

[Teoremas de análisis de composición porcentual] (2) Porcentaje de un elemento en un compuesto Factor marcado  Subíndice molecular de un elemento en un compuesto Álgebra simbólica [Demostración. Fracción de un elemento en función de la formula molecular] wx fracción de masa del elemento x (adimensional)(%). six subíndice del elemento x (g). Mx/i ratio o fracción de masa molar: elemento dividido compuesto (adimensional). Mi/x ratio o fracción de masa molar: compuesto dividido elemento (adimensional).

Miremos un ejemplo trivial.

Ejemplo 2. Calcule la fracción de masa de cada elemento presente en el compuesto H₂SO₄. Asuma que la masa molar de este compuesto es de 98.09 u. Etapa analítica. Usaremos los teoremas (2). Cada elemento se analiza por separado, excepto el último que puede evaluarse por conservación de la masa (100 – Σm(conocidas)); por ende, se aconseja resolver los elementos más sencillos primero. También debe contar con los pesos atómicos de los elementos M(H) = 1.01 u, M(S) = 32.07 u, M(O) = 16.00 u.   Etapa numérica por factor marcado. Etapa numérica por algebra simbólica.

Referencias

Atkins, P., & de Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (10th ed.). Oxford University Press.

Chang, R., & Goldsby, K. (2016). Química (12ª ed.). McGraw-Hill.

García García, J. L. (2025). Dimensional Analysis in Chemistry Textbooks 1900–2020 and an Algebraic Alternative. Educación Química, 36(1), 82–108.

IUPAC. (2019). Compendium of Chemical Terminology (Gold Book).

Petrucci, R. H., Herring, F. G., Madura, J. D., & Bissonnette, C. (2017). General Chemistry: Principles and Modern Applications (11th ed.). Pearson.

Smith, J. G. (2010). General, Organic, and Biological Chemistry (2nd ed.). McGraw-Hill.

Zumdahl, S. S., & Zumdahl, S. A. (2014). Chemistry (9th ed.). Cengage Learning.