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INTRODUCCIÓN El viejo adagio "no desperdiciar, no querer" se puede aplicar de igual

manera a nuestra vida diaria y en el trabajo de laboratorio. En casi todas las profesiones entra en juego la deter minación de cantidades correctas. Por ejemplo, la anfitriona de una reunión determina las cantidades de alimentos y bebidas necesarias para atender a sus invitados. Esas cantidades las definen recetas específicas, y también el conocimiento de las preferencias y gustos de los huéspedes. Una modista determina la cantidad de material, forro y encaje, necesaria para confeccionar un vestido para su cliente, tomando como base un patrón o su propia experiencia. Un colocador de alfombras determina -calculando áreas- las cantidades correctas de alfombra y tapiz necesarios para remodelar la casa de su cliente. Las autoridades hacendarías calculan la deducción correcta que debe aparecer en las nóminas, por concepto de impuestos federales, tomando como base el ingreso anual esperado por cada persona.

También, el químico realiza el calculo de cantidades de productos o de reactivos, usando ecuaciones químicas balanceadas. Con dichos cálculos puede controlar la cantidad de producto, escalando la reacción hacia arriba o hacia abajo para ajustarse a las necesidades de sus investigaciones, y con ello puede reducir al mínimo el desperdicio o formación de exceso de sustancias durante la reacción.

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LEYES PONDERALES LEYES PONDERALES

Cuando una vela arde en un contenedor herméticamente cerrado, no se produce ningún cambio detectable en la masa

"En toda reacción química la suma de las masas de las sustancias reaccionantes es igual a la suma de las masas de los productos resultantes de la reacción."

LAVOISIER: Ley de conservación de la masa

La consecuencia más importante de la ley de conservación de la masa es la necesidad de BALANCEAR LAS ECUACIONES QUÍMICAS para que realmente reflejen lo que ocurre en la reacción.

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REACCIONES Y ECUACIONES QUÍMICAS

REACTIVOS(transformación)

formación de nuevos enlaces

reagrupamientoruptura de

enlaces

N2 + 3H2 2NH3

REACTIVOS PRODUCTOS

Una ecuación química está balanceada si se conserva el número de átomos en los dos miembros de la ecuación. Para balancearla se

utilizan los coeficientes estequiométricos

PRODUCTOS

Una ecuación química indica de forma simbólica los cambios que tienen lugar en una reacción química. Presentan la siguiente forma:

En toda reacción química se cumple el principio de conservación de la masa, para ello, la reacción química debe estar BALANCEADA

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permite conocer las sustancias que intervienen en el proceso químico y la proporción en la que lo hacen

ECUACIÓN QUÍMICA

COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTRICOSFÓRMULAS

indican cuáles han sido los reactivos y qué productos se

han formado

señalan la proporción en que las sustancias han

participado

C3H8 + O2 CO2 H2O35 4+

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INFORMACIÓN QUE PROPORCIONAN LOS COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTRICOS.

INFORMACIÓN QUE PROPORCIONAN LOS COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTRICOS.

Los coeficientes estequiométricos indican el número de átomos de cada elemento y el número de moléculas de cada compuesto que intervienen en la

reacción.

+

2 moléculas de hidrógeno

1 molécula de oxígeno 2 moléculas de agua

2H2 + O2 2H2O

Los coeficientes estequiométricos de una ecuación química balanceada informan de la proporción entre átomos y moléculas de

reactivos y productos

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INTERPRETACIÓN MACROSCÓPICA

(relación en moles)

Los coeficientes estequiométricos informan sobre el número de moles de cada elemento y de cada compuesto que intervienen en la reacción.

2 moléculas de CO 1 molécula de O2 2 moléculas de CO2

Los coeficientes estequiométricos de una ecuación química balanceada informan de la proporción entre moles de reactivos y productos

2CO + O2 2CO2

20 moléculas de CO 10 molécula de O2 20 moléculas de CO2

2 · 6,02 · 1023 moléculas de CO

6,02 · 1023 moléculas de O2

2 · 6,02 · 1023 moléculas de CO2

2 moles de CO 1 mol de O2 2 moles de CO2

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1 mol de N2 3 moles de H2 2 moles de NH3

Los coeficientes estequiométricos de una ecuación química ajustada informan de la proporción entre gramos de reactivos y productos

INTERPRETACIÓN MACROSCÓPICA

(relación en masas)

A partir de las masas atómicas de los elementos que intervienen en la reacción, se puede establecer la relación entre las masas de los reactivos y

de los productos

N2 + 3H2 2NH3

Conociendo las masas atómicas (H = 1,01 g/mol y N = 14,01 g/mol), se determinan las masas moleculares: H2 = 2,02 g/mol; N2 = 28,02 g/mol; NH3 = 17,04 g/mol

28,02 g de N2 3 · 2,02 = 6,06 g de H2 2 x 17,04 = 34,08 g de NH3

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CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

CÁLCULOS CON MOLES

Conocida las moles de un reactivo o de un producto, pueden calcularse el resto de las moles que intervienen en la reacción

Ejemplo: Establecer el número de moles de O2 necesarias para quemar 1,20 mol de alcohol etílico C2H5OH

C2H5OH(l) + 3O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(g) + E

1 mol de C2H5OH 3 mol de O2 2 mol de CO2 3 mol de H2O

  

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CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

Conocida la masa de un reactivo o de un producto, pueden calcularse el resto de las masas que intervienen en la reacción

Ejemplo: En la descomposición del clorato de potasio se obtiene cloruro de potasio y oxígeno ¿Cuántos gramos de oxígeno se obtienen a partir de 1 kg de clorato?

2KClO3 +2KCl 3O2

2 mol de KCl 3 mol de O22 mol de KClO3

2 x 74,45 g de KCl 3 x 32 g de O22 x 122,45 g de KClO3X g de O21000 g de KClO3

244,9 g de KClO3

96 g O2

= X = = 392 g de O2

1000 g de KClO3

X g O2

1000 · 96

244,9

CÁLCULOS CON MASAS

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REACTIVO LIMITANTEREACTIVO LIMITANTE

En una reacción química sólo se gasta completamente el reactivo limitante. Los reactivos en exceso no se agotan completamente.

2 moles de CO 2 moles de O2 0 moles de CO2

Antes de la reacción

0 moles de CO 1 mol de O2 2 moles de CO2

Después de la reacción

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CÁLCULOS CON REACTIVO LIMITANTE.CÁLCULOS CON REACTIVO LIMITANTE.

Generalmente es necesario preparar cantidades determinadas de productos a partir de cantidades de reactivos que no son estequiométricamente exactas

reactivo limitantese consume

completamente

reactivo en excesoqueda parte sin

reaccionar

El reactivo limitante reacciona solamente con la cantidad adecuada de la otra sustancia hasta que se acaba y de la que se encuentra en exceso queda parte

sin reaccionarEjemplo: Si reaccionan 7 g de Fe con 8 g de S para formar FeS ¿cuál es el

reactivo limitante y cuál el excedente?

8Fe + S8 8FeS

1 mol de S 8 mol de FeS8 mol de Fe256 g de S 8 x 87.9 g de FeS8 x 56 g de FeX g de S7 g de Fe

256 g de S

446.8 g de Fe=

X g de S

7 g de Fe

256 x 7

446.8X = = 4 g de S

reactivo limitante:

reactivo en exceso:

Fe

S

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2 HCl + Zn ZnCl2 + H2

Si existen reactivos con impurezas, es necesario determinar primero las cantidades existentes de sustancia pura

Ejemplo: Se hacen reaccionar 22,75 g de Zn que contiene un 7,25 % de impurezas con HCl suficiente. Calcula la masa de H2 desprendida. Dato:

masa atómica del Zn = 65,38 g/mol

X = 21,1 g de Zn100 g de muestra

(100 – 7,25) g de Zn=

22,75 g

X

REACTIVOS CON IMPUREZAS

Y = 0,645 g de H2

65,38 g de Zn

2 g de H2

=21,1 g de Zn

Y

Por cada mol de Zn se obtiene 1 mol de H2

% Pureza =gramos puros x 100gramos impuros

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RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS.RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS.

En los procesos químicos no suele obtenerse el 100% de las cantidades previstas de las sustancias, debido a reacciones simultáneas no deseadas,

impurezas de los reactivos, escapes en los hornos, etc.

rendimiento =masa obtenida

masa teóricax 100hay que calcular el RENDIMIENTO

de las reacciones químicas

El rendimiento de las reacciones es un factor fundamental en la industria

química