ESTEQUIOMETRIA 2011-2012.pdf
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ESTEQUIOMETRIA
Conceptos importantes
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ESTEQUIOMETRIA
Para el correcto control de proceso y el diseo de los equipos se
deben tomar tres tipos de factores:
a) Primer grupo: Son los que dependen de las leyes de la masa y
la energia.
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ESTEQUIOMETRIA
Segundo grupo: Cuando suceden cambios qumicos, una molcula se ha transformado en otras
Es necesario saber que las reacciones qumicas no se realizan al 100%
En la practica industrial generalmente no se alcanzan los equilibrios qumicos
La ultima parte de la reaccin antes de alcanzar el equilibrio, se desarrolla cada vez con mas lentitud por tanto antieconmico
Si no se establecen factores prcticos de rendimiento que relacionan los productos con las materias primas empleadas
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ESTEQUIOMETRIA
Tercer grupo: Se relaciona con la velocidad a la que se realiza los cambios, lo que determina la velocidad de los equipos
En este tipo de estudio, es indispensable manejar las cantidades de productos que entran en una reaccin en unidades molares es decir moles pueden se Gramos-moles, Kilo-moles, Libras -moles
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La ecuacin qumica y la
Estequiometria
1.- Expresar y balancear ecuaciones de reaccin qumica
2.- Calcular las cantidades estequiometrias de los reactivos y productos dados en la
ecuacin qumica
3.- Definir el reactivo en exceso, reactivo limitante, conversin, grado de conversin y
rendimiento en una reaccin
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La ecuacin qumica y la
Estequiometria
Identificar los reactivos en exceso y limitante y calcular el porcentaje
de los reactivos en exceso, el
rendimiento para una reaccin
qumica.
Conocer los productos de reacciones comunes.
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ESTEQUIOMETRIA
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ESTEQUIOMETRIA
PESO BASE : 10 KILOGRAMOS C7H16
Composicin Peso Mol
C7H16 100 uma
O2 32 uma
CO2 44 uma
HO2 18 uma
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ESTEQUIOMETRIA
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Problema de Estequiometria
En la produccion de soda caustica por el procedimiento de hacer reaccionar, carbonato de sodio con hidroxido de calcio en solucion, siempre queda una porcion de carbonato de sodio que no ha reaccionado
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Problema de Estequiometria
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Problema de Estequiometria
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Problema de Estequiometria
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Problema de Estequiometria
Si el peso molecular del carbonato de sodio es de 106
La soda caustica es de 40 Por cada molcula de carbonato de
sodio debern producirse dos molculas de soda caustica de 80
Se encuentra que solo se producen 1,7 molculas o menos, quedando el saldo de carbonato de sodio sin reaccionar
El Rendimiento terico, cada Kg. De soda caustica requiere
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ESTEQUIOMETRIA
La estequiometra es el estudio cuantitativo de reactivos y productos
en una reaccin qumica.
Reaccin qumica: proceso en el cual una sustancia (o sustancias) cambia
para formar una o ms sustancias
nuevas
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ESTEQUIMETRIA
Las reacciones qumicas se representan mediante ecuaciones
qumicas. Por ejemplo el hidrgeno gas
(H2) puede reaccionar con oxgeno
gas(O2) para dar agua(H20). La
ecuacin qumica para esta reaccin se
escribe:
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ESTEQUIMETRIA
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ESTEQUIMETRIA
Qu le ocurre a la material cuando sufre una reaccin qumica?
Segn la ley de la conservacin de la masa los tomos ni se crean, ni se destruyen, durante una reaccin qumica. Por lo tanto una ecuacin qumica ha de tener el mismo nmero de tomos de cada elemento a ambos lados de la flecha. Se dice entonces que la ecuacin est balanceada.
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ESTEQUIMETRIA
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ESTEQUIMETRIA
Balanceo de las ecuaciones qumicas:
1. Determinar los reactivos y los productos de la reaccin qumica
2. Escribir la ecuacin qumica reactivos productos 3. Balancear la ecuacin
4. Se verifica la ecuacin igualada para asegurarse de que hay el mismo nmero total de tomos de cada tipo en ambos lados de la
flecha de la ecuacin.
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ESTEQUIMETRIA
Consideremos la combustin del gas butano (C4H10) en el aire. Esta
reaccin consume oxgeno (O2) y
produce agua (H2O) y dixido de
carbono (CO2). Podemos entonces
escribir la ecuacin qumica:
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ANALISIS DEL PROBLEMA
El carbono y el hidrgeno aparecen en un compuesto de los reactivos y en otro de los productos. Hay cuatro veces ms de tomos decarbono en los reactivos que en los productos y cinco veces ms hidrgeno en los reactivos que en los productos. Podemos arreglar esto cuadriplicando el nmero de molculas de dixido de carbono y quintuplicando el nmero de molculas
de agua:
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ANALISIS DEL PROBLEMA
Ahora que ya estn balanceados los tomos de carbono e hidrgeno, falta
ajustar los tomos de oxgeno
Ya que hay dos tomos en los reactivos y 13 en los productos bastara con
multiplicar por el coeficiente 13/2.
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ANALISIS DEL PROBLEMA
La preferencia es utilizar como coeficientes nmeros enteros y
no fraccionarios, as que
tenemos que multiplicar la
ecuacin por 2:
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ANALISIS DEL PROBLEMA
Ahora ya tenemos la ecuacin balanceada y la podemos leer como: dos molculas de butano reaccionan con trece de oxgeno produciendo diez molculas de agua y ocho de dixido de
carbono.
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DEFINICIONES
El estado fsico de los reactivos y productos puede indicarse mediante los smbolos (g), (l) y (s), para indicar los estados gaseoso, lquido y slido, respectivamente.
Por ejemplo: 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)
2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
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DEFINICIONES
Para describir lo que sucede cuando se agrega cloruro de sodio (NaCl) al agua, se
escribe:
NaCl(s) NaCl(ac)
dnde ac significa disolucin acuosa. Al escribir H2O sobre la flecha se indica el
proceso fsico de disolver una sustancia en
agua, aunque algunas veces no se pone,
para simplificar.
H2O
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DEFINICIONES
El conocimiento del estado fsico de los reactivos y productos es muy til en el laboratorio,
Por ejemplo, cuando reaccionan el bromuro de potasio (KBr) y el nitrato de plata (AgNO3) en medio acuoso se forma un slido, el bromuro de plata (AgBr).
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DEFINICIONES
KBr(ac) + AgNO3(ac) KNO3(ac) + AgBr(s)
Si no se indican los estados fsicos de los reactivos y productos, una persona no
informada podra tratar de realizar la
reaccin al mezclar KBr slido con AgNO3
slido, que reaccionan muy lentamente o no
reaccionan.
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COMPARACION CON LA
ESTEQUIMETRIA
Supongamos que estamos preparando el almuerzo para un grupo de escolares: un sandwich de jamn y queso. Para preparar un sndwich necesitaremos dos rebanadas de pan de molde, una loncha de jamn y otra de queso. Hay 45 rebanadas de pan, 25 lonchas de queso y 19 de jamn. Podremos preparar 19 sandwichs de jamn y queso y ni uno ms porque no hay ms jamn. Decimos entonces que el jamn es el ingrediente limitante del nmero de sandwichs preparados
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Problema ilustrativo
Considere la siguiente reaccin:
2NH3(g) + CO2(g) (NH2)2CO(ac) + H2O(l)
Suponga que se mezclan 637,2 g de NH3 con 1142 g de CO2. Cuntos gramos de urea
[(NH2)2CO] se obtendrn?
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Problema ilustrativo 1. Primero tendremos que convertir los
gramos de reactivos en moles:
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Problema ilustrativo
2. Ahora definimos la proporcin estequiomtrica entre reactivos y
productos:
a partir de2 moles de NH3 se obtiene1 mol de(NH2)2CO
a partir de 1 mol de CO2 se obtiene 1 mol de (NH2)2CO
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Problema ilustrativo
3. Calculamos el nmero de moles de producto que se obtendran si cada
reactivo se consumiese en su totalidad:
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Problema ilustrativo
4. El reactivo limitante es el (NH3) y podremos obtener
como mximo 18.71 moles
de urea.
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Problema ilustrativo
5. Y ahora hacemos la conversin a gramos:
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Problema ilustrativo
La cantidad de producto que se obtiene si reacciona todo el reactivo limitante se denomina
el rendimiento terico de la reaccin,
La cantidad de producto que se obtiene realmente en una reaccin es el rendimiento
real
Rendimiento real < Rendimiento terico
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Razones para explicar la diferencia entre el
rendimiento real y el terico:
Muchas reacciones son reversibles, de manera que no proceden 100% de izquierda a derecha.
An cuando una reaccin se complete en un 100%, resulta difcil recuperar todo el producto del medio de la reaccin (como sacar toda la mermelada de un bote)
Los productos formados pueden seguir reaccionando entre s o con los reactivos, para formar todava otros productos. Estas reacciones adicionales reducen el rendimiento de la primera reaccin
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RENDIMIENTO
El rendimiento porcentual o porcentaje del rendimiento describe la relacin del
rendimiento real y el rendimiento terico:
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RENDIMIENTO
Por ejemplo en el ejercicio anterior calculbamos que se formaran 1124 g
de urea. Este es el rendimiento terico.
Si en realidad se formasen 953.6 g el
porcentaje de rendimiento sera:
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PROBLEMA DE ESTEQUIOMETRIA
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ESTEQUIOMETRIA