UNIDAD IV: ESTEQUIOMETRA Y LEYES PONDERALES

TEMA: ESTEQUIOMETRA.

Entendemos por estequiometra la parte de la qumica que se dedica a estudiar las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos durante el transcurso de una reaccin qumica. En palabras simples, la estequiometra estudia las cantidades de cada reactante que participa en una reaccin y la cantidad de productos que se formarn.

Como podrs haber notado a partir de la definicin anterior, lo mnimo que necesitamos para trabajar en estequiometra es la ecuacin qumica balanceada que representa a la reaccin. Pero ahora, le pondremos nombre a los nmeros de adelante que surgan del balance, adems de darle un significado. Esos nmero de adelante reciben el nombre de coeficientes estequiomtricos y representan la cantidad de moles de cada una de las sustancias. Por tanto, a partir de ellos, podemos trabajar en escala humana, considerando las equivalencias del mol ya vistas.

De esta forma, una reaccin balanceada como la que se muestra a continuacin, correspondiente a la combustin del propano (parte del gas licuado):

C3H8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(l)

Se puede leer como: un mol de propano (C3H8) en estado gaseoso se mezcla con cinco moles de oxgeno molecular (O2) gaseoso para formar tres moles de dixido de carbono (CO2) gaseoso y cuatro moles de agua(H2O) lquida.

Ahora, como los coeficientes estequiomtricos corresponden a moles, estos pueden ser transformados luego a otras unidades, utilizando las equivalencias de mol ya estudiadas (en entidades, en masa y en volumen [si la especie es gaseosa]). Por tanto, para la misma reaccin anterior podemos establecer relaciones cuantitativas de reactantes y productos en cualquiera de las siguientes unidades y combinarlas segn se necesite:

As por ejemplo, podemos decir: 22,4 L C3H8 gaseoso se mezclan con 160 g de O2 gaseoso para formar tres moles CO2 gaseoso y 2,408 1023 molculas H2O en estado lquido.

Importante: Si miras con detencin la fila de la masa de la tabla de arriba, podrs notar que al sumar la masa de los reactantes (44g + 160g) y la masa de los productos (132g + 72g), en ambos casos se obtiene el mismo resultado: 204 g. Esto demuestra que se cumple la ley de conservacin de la masa.

I. Clculos estequiomtricos.

Como habrs notado hasta aqu, las relaciones de cantidad entre productos y reactantes en una ecuacin qumica se pueden hacer tanto en moles, como en molculas (tomos), masa y volumen (si la especie es gaseosa). Por tanto, a partir de la ecuacin qumica balanceada es posible responder cualquier pregunta referida a cantidades dentro de una reaccin. Este tipo de clculos se conocen como clculos estequiomtricos y se basan en proporciones.

Para realizar clculos estequiomtricos es importante que veas una ecuacin qumica como una receta que dice cmo preparar cierta sustancia y que reconozcas en los coeficientes estequiomtricos las cantidades de cada una de las especies involucradas. As, los clculos estequiomtricos son reglas de tres donde se agregan los datos que nos da la ecuacin, combinados con los datos de una situacin imaginaria que es planteada como una pregunta que involucra a un valor desconocido (incgnita).

Para realizar clculos estequiomtricos asociados a una pregunta, podemos seguir los siguientes pasos:

Paso 1: Identificar qu especies se estn relacionando en la pregunta.

Paso 2: A partir de la ecuacin, establecer la proporcin en moles (y luego en alguna de sus equivalencias si la pregunta lo pide) entre las sustancias que aparecen en la pregunta.

Paso 3: Armar la regla de tres con el par de datos sacados desde la ecuacin y lo que aparece en la pregunta (un dato y una incgnita, esta ltima en general llamada X).

Paso 4: Resolver la regla de tres y descubrir el valor de X.

Paso 5: Responder la pregunta.

Ejemplo aplicado: Se tiene la siguiente ecuacin balanceada que representa la reaccin de algunos anticidos en el estmago:

3HCl(ac) + Al(OH)3(ac) AlCl3(ac) + 3 H2O(l)

Para esta ecuacin responder:

a) Cuntos moles de agua (H2O) se forman por la reaccin completa de 5 moles de Al(OH)3?

Paso 1: La pregunta relaciona H2O con Al(OH)3

Paso 2: A partir de la ecuacin, establecer relacin en moles entre H2O y Al(OH)3

Se forman por la reaccin de3 moles de H2O ----------------------------------> 1 mol de Al(OH)3

Paso 3: Agregar a la relacin obtenida en el paso 2, el dato y la incgnita (valor desconocido, X) que aparece en la pregunta, para armar la regla de tres:

Se forman por la reaccin de3 moles de H2O ---------------------------> 1 mol de Al(OH)3 Se forman por la reaccin deX moles de H2O -----------------------------> 5 mol de Al(OH)3

Paso 4: Resolver la regla de 3 del paso anterior.

X = = 15

Paso 5: Responder la pregunta.

Por la reaccin completa de 5 moles de Al(OH)3 se formarn 15 moles de H2O.