ESTEQUIOMETRÍA

Es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en el transcurso

de una reacción química.

La estequiometría es una herramienta indispensable en la química. Problemas tan

diversos como, por ejemplo, la medición de la concentración de ozono en la

atmósfera, la determinación del rendimiento potencial de oro a partir de una mina y la

evaluación de diferentes procesos para convertir el carbón en combustibles gaseosos,

comprenden aspectos de estequiometría.

La estequiometría es la ciencia que mide las proporciones cuantitativas o relaciones de

masa en la que los elementos químicos que están implicados.

Principio científico

En una reacción química se observa una modificación de las sustancias presentes:

los reactivos se modifican para dar lugar a los productos.

A escala microscópica, la reacción química es una modificación de

los enlaces entre átomos, por desplazamientos de electrones: unos enlaces se rompen

y otros se forman, pero los átomos implicados se conservan. Esto es lo que llamamos

la ley de conservación de la materia (masa), que implica las dos leyes siguientes:

1.- la conservación del número de átomos de cada elemento químico

2.- la conservación de la carga total

Las relaciones estequiométricas entre las cantidades de reactivos consumidos y

productos formados dependen directamente de estas leyes de conservación, y están

determinadas por la ecuación (ajustada) de la reacción.

Ajustar o balancear una reacción

¿Qué significa ajustar o balancear una reacción?

Una ecuación química (que no es más que la representación escrita de una reacción

química) ajustada debe reflejar lo que pasa realmente antes de comenzar y al finalizar

la reacción y, por tanto, debe respetar las leyes de conservación del número de

átomos y de la carga total.

Para respetar estas reglas, se pone delante de cada especie química un número

llamado coeficiente estequiométrico, que indica la proporción de cada especie

involucrada (se puede considerar como el número de moléculas o de átomos, o de

iones o de moles; es decir, la cantidad de materia que se consume o se transforma).

Cadena carbonada

Compuesto orgánico mostrando una cadena principal, en rojo, de átomos de carbono,

con dos pequeñas ramificaciones

Una cadena carbonada es el esqueleto de prácticamente todos los compuestos

orgánicos y está formada por un conjunto de varios átomos de carbono, unidos entre

sí mediante enlaces covalentes carbono-carbono y a la que se unen o agregan otros

átomos como hidrógeno, oxígeno o nitrógeno, formando variadas estructuras, lo que

origina infinidad de compuestos diferentes. La facilidad del carbono para formar largas

cadenas es casi específica de este elemento y es la razón del elevado número de

compuestos de carbono conocidos, si lo comparamos con compuestos de otros

átomos. Las cadenas carbonadas son bastante estables y no sufren variación en la

mayoría de las reacciones orgánicas.

TIPOS DE FORMULAS DE COMPUESTOS HIDROCARBONADOS

FORMULA EMPÍRICA

Indica el tipo de átomos presentes en un compuesto y la relación entre el número de

átomos de cada clase. Siempre indica las proporciones enteras más pequeñas entre

los átomos.Así la fórmula empírica de la glucosa es CH2O, lo cual indica que por cada

átomo de C, hay dos átomos y un átomo de O. Los subíndices siempre son números

enteros.

FORMULAS MOLECULARES

Son propias de las sustancias que están constituidas por moléculas los subíndices

informan del número concreto de átomos de cada elemento presentes en la molécula.

Por ejemplo, en el caso del amoniaco, NH3, un átomo de nitrógeno y tres de

hidrogeno.

Estas fórmulas se emplean para representar las sustancias moleculares.

FORMULA DESARROLLADA

Muestra todos los átomos que forman una moléculacovalente, y losenlaces entre

átomos de carbono (en compuestos orgánicos) o de otros tipos de átomos.[1] No se

indican losenlaces carbono-hidrógeno. Es posiblemente la fórmula química más

empleada aunque no permite ver la geometría real de las moléculas.

FORMULA ESTRUCTURAL

La fórmula estructural de un compuesto químico es una representación gráfica de la

estructura molecular, que muestra cómo se ordenan o distribuyen espacial mente los

átomos. Se muestran los enlaces químicos dentro de la molécula, ya sea explícita

mente o implícitamente. Por tanto, aporta más información que la fórmula molecular o

la fórmula desarrollada.

CLASES DE CADENAS

Las cadenas se clasifican en acíclicas o lineales, ramificadas o arborescentes y

cerradas o cíclicas.

a) Acíclicos: Son hidrocarburos de cadenas carbonadas abiertas. Existen dos tipos de

cadenas abiertas:

Cadenas lineales: los átomos de carbono pueden escribirse en línea recta.

Ejemplo:

Cadenas ramificadas: están constituidas por dos o más cadenas lineales

enlazadas. La cadena lineal más importante se denomina cadena principal; las

cadenas que se enlazan con ella se llaman radicales.

Ejemplo:

b) Cíclicas: Son hidrocarburos de cadenas carbonadas cerradas, formadas al unirse

dos átomos terminales de una cadena lineal. Las cadenas carbonadas cerradas

reciben el nombre de ciclos.

Ejemplo:

FUNCIONES PRINCIPALES DE CADENAS ABIERTAS

FUNCIÓN ALCOHOL:se caracterizan por tener la presencia de uno o más grupos hidroxi (oh) por la sustitución de uno o más hidrógenos de una cadena abierta o cerrada.

Primero se nombran los radicales, se comienza a enumerar la cadena principal por donde esté más cerca el grupo hidroxi (OH). Luego al nombre de la cadena principal se le coloca el sufijo ol si tiene un solo grupo hidroxi, diol si tiene dos grupos hidroxi y triol si tiene tres grupos hidroxi. La función alcohol solo tienemáximo tres grupos hidroxi.

FUNCIÓN ALDEHIDO:

Esta función se caracteriza por tener la presencia del grupoCarbonilo en posición Terminal.

Se nombran los radicales, luego al nombre de la cadena principal se le coloca el sufijo al o dial. Si tiene un solo grupo carbonilo se coloca el sufijo al y si tiene dos grupos carbonilos se coloca el sufijo dial.

"En las funciones aldehídos nunca pueden haber más de dos grupos carbonilo en una misma cadena"

FUNCIÓN CETONA:

Esta función se caracteriza por la presencia del grupo carbonilo intermedio, se nombran los radicales, luego se le coloca el sufijo ona,diona o triona. Cuando tiene un solo grupo carbonilo se le coloca el sufijo ona, cuando tiene dos grupos carbonilo se le coloca el sufijo diona y cuando tiene tres grupos carbonilo se le coloca el sufijo triona

FUNCIÓN ÁCIDO CARBOXILICO: Se caracteriza por la presencia del grupo carboxilo en posición terminal.

Se nombran los radical, luego se coloca la palabra ácido. Seguido se coloca el nombre de la cadena principal pero con el sufijo oico o dioico.

FUNCIÓN ETER-OXIDO: Los compuestos orgánicos que presentan los radicales

alquílicos unidos por el oxígeno se denominan éteres- óxidos.

El grupo funcional que los caracteriza es –o- llamado éter.

Su fórmula general es la siguiente R-O-R donde: R Y R2` alifáticos o aromáticos

R = R` éter simple o simétrico.

Los éteres pueden obtenerse por medio de la deshidratación de dos moléculas de

alcohol, utilizando un catalizador como el ácido sulfúrico.

FUNCIÓN ÉSTER: Esta función se forma por la sustitución del hidrógeno del grupo carboxilo por un radical.

Al nombre de la cadena principal se le agrega el sufijo ato, luego se coloca la palabra de seguido del nombre del radical.

NUMERO DE OXIDACIÓN:

El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo recibe (signo menos) o que pone a disposición de otros (signo más) cuando forma un compuesto determinado.

Eso significa que el número de oxidación es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. Y será negativo cuando

el átomo gane electrones, o los comparta con un átomo que tenga tendencia a cederlos.

El número de oxidación se escribe en números romanos: +I, +II, +III, +IV, -I, -II, -III, -IV, etc. Pero en esta explicación usamos caracteres arábigos para referirnos a ellos: +1, +2, +3, +4, -1, -2, -3, -4 etcétera, lo cual nos facilitará los cálculos al tratarlos como números enteros.

Se denomina número de oxidación a la carga que se le asigna a un átomo cuando los electrones de enlace se distribuyen según ciertas reglas un tanto arbitrarias.

Por ejemplo:

Na+1 (Carga del ión) +1 (Número de oxidación) S-2 -2 (Número de oxidación)

Al+3 +3 (Número de oxidación)

Recordemos que los elementos de los grupos IA (1) y IIA (2) forman iones de carga +1 y +2 respectivamente, y los del VIIA (17) y VIA(16), de carga –1 y –2 cuando son monoatómicos.

La suma de los números de oxidación es igual a la carga de la especie; es decir, que

si se trata de sustancias, la suma será 0, mientras que si se trata de iones, será igual a la carga de éstos.

NO. DE OXIDACIÓN POR GRUPO

GRUPO

IA

GRUPO

IIA

GRUPO

IIIA

GRUPO

IVA

GRUPO

VA

GRUPO

VIA

GRUPO

VIIA

GRUPO

VIIIA

+1 +2 +3 +4

-4

-3 -2 -1 0

COMPUESTOS BINARIOS

Óxidos básicos:

Son combinaciones binarias de un metal con el oxígeno en las que el oxígeno utiliza el

grado o estado de oxidación -2. La fórmula general que identifica a estos óxidos es la

siguiente, donde M es el metal, 2 es la valencia o estado de oxidación del oxígeno, O

es el oxígeno y v es la valencia del metal.

Para su nomenclatura se puede utilizar la nomenclatura IUPAC ,Stock o funcional (la

más utilizada) y la nomenclatura tradicional.

Nomenclatura Antigua o Tradicional

Se utiliza para nombrar funciones hechas con los metales. Para nombrar los

compuestos químicos con esta nomenclatura, se escribe el nombre genérico, seguido

por la preposición “de” y el nombre específico del elemento.

Ejemplo:

N. Genérico N. Especifico

Al2O3 = Oxido de aluminio

Nº de estados de oxidación

Prefijos y Sufijos

Ejemplos

Grupos I, II y IIIA 1 estado

ico Na+1 Sódico Al+3 Alumínico

Grupos IVA y VA 2 estados

Al mayor ico C+4 Carbonico C+2 Carbonoso

Al menor oso P+5 Fosfórico P+3 Fosforoso

Grupo VIA 3 estados

Al mayor ico S+6 Sulfúrico Se+6 Selenico

Al intermediooso S+4 Sulfuroso Se+4 Selenioso

Al menorHipo__oso

S+2Hiposulfuroso Se+2Hiposelenioso

Grupo VIIA 4 estados

Al mayorPer__ico Cl+7 Perclórico I+7 Periódico

Al siguiente ico Cl+5 Clorito I+5 Iodico

Al siguienteoso Cl+3 Cloroso I+3 Iodoso

Cuando el elemento es de valencia variable se omite la palabra “de” y al nombre del

elemento se añade la terminación: hipo oso, oso, ico, o per ico, todo esto depende de

la valencia que estés trabajando.

Ejemplo:

El hierro posee dos valencias (valencia variable) que son: +2(oso) y +3(ico)

Fe2O3 = Oxido férrico

Notaron que escribí férrico, en vez de escribir hiérrico, esto se debe a que, en la

nomenclatura clásica, se escribe el nombre de donde proviene dicho elemento; hierro

proviene del latín ferrum; aquí te presento una lista, de los elementos que debes

conocer y recordar:

Cu: Cuprum (Cobre)

Au: Aurum (Oro)

S: Sulfur (Azufre)

Pb: Plumbum (Plomo)

Fe: Ferrum (Hierro)

Nota: cuando no te dicen la determinación hipo oso, oso, ico, per ico y solo te dicen el

nombre del metal, esto significa que el metal está trabajando con la mayor valencia,por

ejemplo:

Fe2O3 = Oxido de hierro

(El Hierro trabaja con: +3)

Nomenclatura Sistemática

Se utiliza para nombrar funciones hechas con los no metales.; es decir que en toda su

estructura molecular está constituido por no metales. Se caracteriza porque describe el

número de átomos de cada elemento que interviene utilizando prefijos griegos. Para

describir el número de átomos de cada elemento de la molécula, se usa los siguientes

prefijos griegos:

1=mono 2=Di 3=tri 4=tetra 5=penta 6=hexa 7=hepta 8=octa 9=nona 10=deca

Ejemplo:

CO2 = Dióxido de carbono

N2O3= Trióxido de Dinitrogeno

Prefijos griegos

Número

Mono 1

Di 2

Tri 3

Tetra 4

Penta 5

Hexa 6

Hepta 7

Octa 8

Nona 9

Deca 10

Esta correcto escribir: CO2 = Dióxido de monocarbono, pero cuando se trata de la

unidad para describir el segundo elemento.

Nomenclatura STOCK

Describe a los compuestos que se realizan con los elementos metálicos de valencia

variables. En el sistema Stock se escribe el nombre genérico, seguido por la

preposición “de” y el nombre Especifico del elemento, adicionalmente se escribe el

número de oxidación del elemento que interviene en números romanos.

Ejemplo:

Fe2O3 = Oxido de Hierro (III)

KOH = Hidróxido De Potasio (I)

Ca(OH)2= Hidróxido De Calcio (II)

Al(OH)3= Hidróxido De Aluminio (III)

LiF = Fluoruro De Litio (I)

Mg(Br)2= Bromuro De Magnesio (II)

Cs3N = Nitruro De Cesio (I)

Nomenclatura IUPAC:

No metal ato de hidrógeno utilizando numeral de stock indicando el estado de

oxidación del no metal cuando este posea más de un estado de oxidación posible.

Ejemplos: HNO3 (nitrato de hidrógeno (V) ), HNO2 (nitrato de hidrógeno (III) ), H2SO4

(sulfato de hidrógeno (VI) ), H2SO3 (sulfato de hidrógeno (IV) ), HClO4 (clorato de

hidrógeno (VII)