Unidad II: Estequiometra. Despus de todo, un buen experimento espuses simplemente un intento para pinchar a la Naturaleza y sacarle una respuesta. G.S. Hammond

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Unidad II: Estequiometra.NDICE ESTEQUIOMETRA DEFINICIN DE TRMINOS BSICOS 1. tomo 2. Molcula 3. Molculas de compuestos 4. Masa atmica 5. Masa molecular 6. Mol 7. Masa molar DETERMINACIN DE LA COMPOSICIN PORCENTUAL DE LAS SUSTANCIAS DETERMINACIN DE LA FRMULA EMPRICA DE UN COMPUESTO DETERMINACIN DE LA FRMULA MOLECULAR DE UN COMPUESTO AUTOEVALUACIN REACCIONES QUMICAS TIPOS DE REACCIONES CLCULOS BASADOS EN ECUACIONES QUMICAS REACTIVO LIMITANTE RENDIMIENTO DE LA REACCIN QUMICA BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFA ELECTRNICA 15 16 19 21 23 25 28 29 12 10 3 4 5 5 6 7 7 9 3

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Unidad II: Estequiometra.

ESTEQUIOMETRIA

El lenguaje que los qumicos usan para describir las formas de la materia y los cambios de su composicin aparece a travs de todo el mundo cientfico. Smbolos qumicos, frmulas y ecuaciones se usan en reas tan diversas como la agricultura, economa del hogar, ingeniera, geologa, fsica, biologa, medicina y odontologa. En esta unidad describiremos todo lo concerniente a la estequiometra de las reacciones, as que te invito aprender ms acerca del maravilloso mundo de la qumica. La estequiometra es la ciencia que mide las proporciones cuantitativas a o relaciones de masa en la que los elementos qumicos estn implicados La palabra estequiometra se deriva del griego stoicheion, que significa primer , principio elemento, metron, que significa medida. La estequiometra , edida. describe las relaciones cuantitativas entre los elementos en los compuestos (estequiometra de la composicin) y entre las sustancias cuando sufren cambios qumicos (estequiometra de la reaccin). En este captulo trataremos de frmulas qumicas y estequiometra de la composicin. rmulas DEFINICIN DE TRMINOS BSICOS 1.tomo: Considerada la partcula ms pequea de un elemento que

mantiene su identidad qumica a travs de todos los cambioos qumicos y fsicos. Los tomos, y por tanto toda la materia, consisten principalmente en tres partculas fundamentales: electrones (carga negativa); protn (carga egativa); positiva) y neutrn (no tiene carga). Estos son los bloques de construccin bsicos de todos los tomos. La carga de un protn es de igual magnitud, pero de signo opuesto, que la carga de un electrn. Debido a esto los t tomos son elctricamente neutros.

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Unidad II: Estequiometra.Un tomo contiene igual nmero de electrones y protones

Ar

Kr

Xe

Rn

Figura 1: Tamao relativos de algunos tomos de los gases nobles 2.- Molcula: Es un conjunto de dos o ms tomos estrechamente unidos. El paquete de tomos resultante se comporta en muchos sentidos como un objeto singular bien definido, as como un televisor compuesto por muchas piezas se puede reconocer como un solo objeto. Una molcula es la partula ms pequea de un elemento o compuesto que puede tener una existencia independiente estable.

H

H

O

O

II2 (Oxgeno)

I

H2 (Hidrgeno)

O2

(Yodo)

Figura 2: Modelos de molculas diatmicas de algunos elementos. Nota: Algunos otros elementos existen como molculas ms complejas. Por ejemplo, las molculas de fsforo consisten en cuatros tomos, mientras que el azufre existe a temperaturas y presiones ordinarias como molculas octoatmicas. Las molculas que contienen dos o ms tomos se llaman molculas poliatmicas

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Unidad II: Estequiometra.3.- Molculas de compuestos: Estn formadas por ms de una clase de tomos. H

oH O C O

Agua, H2O

Dixido de carbono, CO2

Figura 3: Representacin de algunas molculas comunes de compuestos comunes sencillas. Los tomos son los componentes de las molculas y las molculas los componenentes de muchos elementos y la mayora de los compuestos 4.- Masa Atmica: Es el nmero asignado a cada elemento qumico paraespecificar la masa promedio de sus tomos, en otras palabras, cunto pesa ese tomo (recuerda que el peso de un tomo est dada por su ncleo, ya que la masa de los electrones es despreciable). Pero en qu unidades est expresado este peso? Si pensamos en el tamao de los tomos, estos son elementos muy, pero muy pequeos, podemos deducir que tambin lo sern sus masas; por lo que indicar su peso en gramos resultara un poco incmodo. Por ejemplo, la masa del tomo ms grande que se conoce, en gramos, es 0,0000000000000000000004. Claramente este es un nmero que es difcil de usar. Normalmente se expresa en notacin cientfica y resulta 4 x 10-22 Te imaginas cuanto pesar en gramos el tomo ms pequeo?

Para evitar el uso de estos nmeros tan pequeos, cuando hablamos de tomos, se utiliza una unidad especial llamada uma, que quiere decir unidad de masa atmica. La uma equivale a la doceava parte de la masa del tomo de C, y se corresponde, aproximadamente, con la masa de un protn (o un tomo de H).

En ocasiones se habla de peso atmico aunque lo correcto es masa atmica. La masa es una propiedad del cuerpo, mientras que el peso es la fuerza ejercida sobre el cuerpo a causa de la gravedad La masa atmica de cada elemento se encuentra tabulada en la tabla peridica Ing. Lina Mohtar Pgina 5

Unidad II: Estequiometra.SIMBOLO MASA ATMICA MASA ATMICA

5. Masa Molecular: Es la suma de las masas atmicas de todos los tomos que conforman as una molcula, cada uno multiplicado por su subndice. Su unidad es la , uma.. Ejemplo:Masa atmica del H

H2O

H= 2 x 1,008 = 2,016 uma

O= 1 x 15,99 =15,99 uma 15,99 18,016umaMasa atmica del O

RETO 1: Determina la masa molecular de los siguientes compuestos: etermina 1. CaSO4 2. NaOH VAMOS T PUEDES! 3. NH3 4. FeO

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Unidad II: Estequiometra.6.- Mol: Es la cantidad de materia que contiene tantas partculas (sean tomos, molculas iones) como el nmero exacto de tomos en 12 gr de nmero es 6,023 x 1023, se denomina Nmero de Avogadro. Quiere decir que 1 mol tiene 6,023 x 1023 partculas, as: 1 mol de tomos = 6,023 x 1023 tomos12

C. Este

Ya sean tomos de H, de Cl o de Mn, aunque obviamente, todos los tomos de ese mol sern del mismo tipo. 1 mol de molculas = 6,023 x 1023 molculas

Sean estas, molculas de agua, de sulfato ferroso o de cido clorhdrico. 1 mol de iones = 6,023 x 1023 iones Se trate de iones Cl-, bromatos u oxhidrilos. Entonces, el mol no es otra cosa que una forma sencilla de indicar con cuntas partculas estoy trabajando. Es como hablar de una docena, una centena o una decena. No importa si se trata de huevos, flores, caramelos o naranjas, una docena siempre sern 12 elementos: 12 huevos, 12 flores, 12 caramelos o 12 naranjas. De la misma forma, no importa si son iones, tomos o molculas, 1mol siempre ser 6,023 x 1023 iones, tomos o molculas.

7.- Masa molar. Es la masa en gramos de un mol de una sustancia. Por tanto,

un mol es la cantidad de cualquier sustancia cuya masa expresada en gramos es numricamente igual a la masa atmica de dicha sustancia; por lo tanto, si la masa atmica del carbono es 12,01, esto indica que: 1 mol de tomos de carbono pesa 12,01 gramos.

Te animas a unos ejercicios?

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Unidad II: Estequiometra.1.-) Indica a. cuntos tomos hay en 3 moles de sulfato de bario? b. cuntos tomos hay en una molcula de?

Primero que nada, escribimos la frmula del sulfato de bario: BaSO4 Hay varias maneras de llegar al resultado, la ms simple sera: averiguar cuntas molculas hay en esos moles? , con una simple regla de tres: 1 mol de molculas de BaSO4---------------6,023 x 1023 molculas de BaSO4 3 moles de molculas de BaSO4-------------6,023 x 10

X

molculas BaSO 3 moles de molculas BaSO 1 BaSO

1,807

10

molculas de BaSO

Para responder la segunda interrogante tenemos:

Si cada molcula de BaSO4 tiene 1 Ba + 1 S + 4 O = 6 tomos, simplemente multiplica el nmero de molculas por el de tomos en cada molcula, para obtener el nmero total de tomos. En este caso es 1,084 x 1024 tomos.

Otra manera de realizar el clculo es con una regla de tres:

1 molcula de BaSO4 --------------- 6 tomos de BaSO4 1,807 x 1023 molculas de BaSO4-------------X

1,807 x 10 molculas BaSO 6 tomos BaSO 1 BaSO X = 1,084 x 10 tomos de BaSO24

2.- Cuntos gramos de H y O hay en 0,2 moles de H2O?0,2 H O 2 moles de H 1 mol de H O 1,008 gramos de H 1 mol de H 0,403

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Unidad II: Estequiometra.0,2 H O 1 moles de O 1 mol de H O 15,99 gramos de O 1 mol de O 3,198

3.- Cuntos tomos de H y de O hay en 0,2 moles de H2O?2 moles de H 1 mol de H O 6,02 10 tomos de H 1 mol de H

0,2

H O

2,408

10

tomos de H

0,2

H O 1,204

1 moles de O 1 mol de H O 10

6,02

10 tomos de O 1 mol de O

tomos de O

RETO 2:Cuntos

gramos, tomos y moles de tomos hay en 1,2 moles de

CH4? VAMOS T PUEDES!

DETERMINACIN SUSTANCIAS

DE

LA

COMPOSICIN

PORCENTUAL

DE

LAS

La frmula de un compuesto indica el nmero de tomos de cada elemento presente en una unidad de ese compuesto. A partir de la frmula del compuesto es posible calcular el porcentaje que cada elemento

Porcentaje significa parte por cien. Por ejemplo, si en un colegio el 50% de los estudiantes son hembras, indica que de cada 100 estudiantes 50 son hembras

proporciona a la masa total del compuesto, y as poder determinar la pureza del mismo.

La composicin porcentual en masa se obtiene% 100% .

Donde n: moles del elemento

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Unidad II: Estequiometra.Nota: La suma de los porcentajes de cada elemento que conforma un determinado compuesto debe ser igual a 100 o cerca de 100. Si por ejemplo te da la sumatoria 99.99% 100,01% , no te preocupes la poca diferencia al 100% es debido al redondeo de las masas molares de los dos elementos. Recuerdas Cmo saber cuntos moles Por ejemplo, en 1 mol de agua (H2O) hay 2 moles de tomos de H y 1 mol de tomos de O. La masa molar de H2O es 18.00g., de H es 1.00g y de O es 16g. La composicin porcentual de H2O se calcula aplicando la Ec.1 % 2 1.00 18. 11.11% 2 moles de H 2 moles de O hay de cada elemento en un compuesto? Muy sencillo!.........por ejemplo: En 1 mol de H2O2 (perxido) hay:

%

1 16.00 18.

88,89%

% H + % O= 11.11 + 88.89 = 100% Tambin se pueden efectuar los clculos si se conoce la masa del compuesto y las masas de los elementos que lo forman.

RETO 3: El cido fosfrico (H3PO4) se usa en los detergentes, fertilizantes, bebidas gaseosas para dar ms sabor, etc. Calcula la composicin porcentual en masa de H, P y O en este compuesto. VAMOS T PUEDES!

DETERMINACIN DE LA FRMULA EMPRICA DE UN COMPUESTO

Para establecer la frmula de un compuesto debe conocerse el nmero de tomos de cada elemento que entran en una molcula del compuesto o, lo que es equivalente, el nmero de moles de cada elemento en un mol de compuesto. Como en la molcula existen un nmero entero de tomos de cada Ing. Lina Mohtar Pgina 10

Unidad II: Estequiometra.elemento, se transforman aquellos nmeros relativos en los nmeros enteros ms prximos. De esta forma se determina la frmula emprica de la sustancia que es la frmula ms simple y nos informa de la proporcin en que se encuentran los tomos en la molcula. La frmula emprica es la frmula ms sencilla que se puede escribir de un compuesto

Por ejemplo, la frmula del perxido de hidrgeno es H2O2; su frmula emprica es HO. La frmula del etileno es C2H4, su frmula emprica es CH2. ANMATE, a observar el siguiente ejemplo Un compuesto contiene 79,9 % de carbono y 20,1 % de hidrgeno. Hallar la frmula emprica del compuesto. Fjate, que te piden hallar la frmula emprica a partir de la composicin porcentual, sabemos que el compuesto estar formado por carbono (C) e hidrgeno (H); la frmula ser CxHy donde x e y son nmeros enteros.

El compuesto puede expresarse tambin por 79,9 g de carbono y 20,1 g de hidrgeno.

Para el clculo del nmero de moles de tomos de cada elemento en 100gramos de compuesto, se aplica la siguiente frmula:

.2

79.9 12.01 20,1 1.01

/

6.65

/

19,95

Estos resultados significan que 6,65 moles de carbono estn combinados con 19,95 moles de hidrgeno. Para reducir esta relacin a nmeros enteros se Ing. Lina Mohtar Pgina 11

Unidad II: Estequiometra.dividen ambos valores por el menor, esto es, por 6,65, para obtener los nmeros enteros ms pequeos posibles.19,95 6,65 3

Esto indica que por cada tomo de carbono hay tres tomos de hidrgeno. La frmula ms simple es CH3 y esta ser la frmula emprica de la sustancia.

RETO 4: Una muestra de 1.367gramos de un compuesto orgnico se quem en una corriente de aire y se obtuvo como productos de combustin, 3,002 gramos de CO2 y 1,640 gramos de H2O. Si el compuesto original contena solo C, H y O. Cul es su frmula emprica? INTNTALO, T PUEDES!

DETERMINACIN DE LA FRMULA MOLECULAR DE UN COMPUESTO Las frmulas qumicas que indican los nmeros y tipos de tomos que forman una molcula se denominan frmulas moleculares. Las frmulas moleculares proporcionan ms informacin acerca de las molculas que las frmulas empricas. Siempre que conozcamos la formula molecular de un compuesto podremos determinar su frmula emprica. En cambio lo opuesto no se cumple. Entonces, por qu los qumicos se ocupan de las frmulas empricas?, la respuesta est, en que ciertos mtodos comunes de analizar sustancias slo conducen a la frmula emprica. Sin embargo, una vez que se conoce la frmula emprica, experimentos adicionales pueden proporcionar la informacin necesaria para convertir la frmula emprica en la molecular.

La frmula molecular de un compuesto es la que contiene la cantidad real de moles de tomos de cada elemento, presente en una molcula del compuesto.

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Unidad II: Estequiometra.TE INVITO A VER EL SIGUIENTE EJEMPLO

La Vitamina C (cido ascrbico) tiene 40.92% de C, 4.58 % de H, y 54.50 % de O, en masa. El peso molecular de este compuesto es de 176 uma. Cul ser su frmula molecular?

Podemos observar que en 100 gramos de cido ascrbico tendremos: 40.92 gramos C 4.58 gramos H 54.50 gramos O

Primero debes calcular el nmero de moles de cada elemento en 100 gramos de vitamina C.

Para la determinacin de los moles a partir de los gramos de cada elemento empleamos la siguiente ecuacin:1 40,92 1 12,01 1 1,01 1 15,99

.3 3,407

4,58

4,534

54,50

3,408

Para determinar la proporcin simplemente dividimos los valores por el menor, esto es, por 3,407; para obtener los nmeros ms pequeos posibles.3,407 3,407 4,534 3,407 3,408 3,407 1

1,33

1

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Unidad II: Estequiometra.

CH1,330

Las cantidades molares de O y C parecen ser iguales, en tanto que la cantidad relativa de H parece ser mayor. Como no podemos tener fracciones de tomo, hay que normalizar la cantidad relativa de H y hacerla igual a un entero. 1.33 es como 1 y 1/3, as que si multiplicamos las proporciones de cada tomo por 3 obtendremos valores enteros para todos los tomos.

1 1,33 1 3

3

3 3,99 4

3

3

(CH1,330)X 3= C3H4O3Es decir, la frmula emprica sera C3H4O3 Pero, nos piden hallar la frmula molecular, que no es ms que determinar cuntas veces est contenida la masa molar de la frmula emprica en la masa molar del compuesto. Cmo lo hacemos?

1. Determina la masa molar de la frmula emprica hallada

La masa molar del C3H4O3 es:, . / , . / , . / , ./

2. Divide la masa molar de la frmula molecular (FM) entre la masa molar de la frmula emprica (FE)176 ./ 88,04 ./

1,999

2

3. Se aplica la expresin Ing. Lina Mohtar Pgina 14

Unidad II: Estequiometra.Frmula molecular = (frmula emprica) X Frmula molecular de la vitamina C = (C3H4O3)2 Frmula molecular de la vitamina C = C6H8O6 Nota: El 2 fuera del parntesis multiplica a cada unos de los subndices de los elementos que hay en la frmula emprica.

Entonces, la frmula molecular sera: 2xC3H4O3 = C6H8O6 Frmula molecular

RETO 5: Un sulfuro de hierro se forma al combinar 2,223 gramos de hierro (Fe) con 1,926 gramos de azufre (S). Determina la frmula molecular del compuesto, si su masa molar es 207,87 gr. /mol. VAMOS T PUEDES!

AUTOEVALUACIN1. Qu significa masa atmica? Cmo se representa?

2. Cuntos tomos hay en la masa atmica gramo de un elemento? Cmo se llama ese nmero y a que es igual?

3. Calcula la masa molar para los siguientes compuestos: a. Ca(NO3)2 ; b. CH4. 4. Calcula la cantidad de sustancia expresada en moles, que corresponde a las siguientes masas: a. 135,40 gr. de Fe y b. 80,30 gr. de O.

5. Determina la frmula emprica y molecular para la estrona (una hormona sexual femenina) cuya composicin porcentual es C = 80,0%; H= 8,2% y O= 11,8%. La masa molar de la estrona es 270 gr./mol. Ing. Lina Mohtar Pgina 15

Unidad II: Estequiometra.REACCIN QUMICA

REACTIVO

Transformacin

PRODUCTOS

Ruptura de enlaces

Reagrupamiento

Formacin de nuevos enlaces

Figura 4: Representacin esquemtica de una reaccin qumica

Una ecuacin qumica indica de forma simblica los cambios que tienen lugar en una reaccin qumica. Presentan la siguiente forma: REACTIVO PRODUCTOS

En toda reaccin qumica se cumple el principio de conservacin de la masa y el principio de conservacin de las cargas elctricas, para ello, la reaccin qumica debe estar AJUSTADA

Una ecuacin qumica est ajustada si se conserva el n de tomos en los dos miembros de la ecuacin. Para ajustarla se utilizan los coeficientes estequiomtricos.

Las ecuaciones qumicas estn constituidas por smbolos, frmulas y nmeros (delante de los smbolos, iones y/o frmulas) llamados coeficientes. Cuando delante de una especie qumica no se observe ningn nmero, se entiende que el coeficiente es uno (1).

Veamos un ejemplo;

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Unidad II: Estequiometra.

2H2 (g) + O2 (g)1er. Miembro Reactivos

2H2O (l)2do. Miembro Productos

FlechaDirigida desde los reactivos a productos, que significa produce. Sobre ella se colocan las condiciones de la reaccin. En el ejemplo usado se tiene un triangulo (calor)

Los estados fsicos de los reactivos y productos se colocan como subndices en el lado derecho y dentro de un parntesis.

Es importante sealar que la ecuacin qumica es una descripcin del proceso (cambio qumico) que ocurre, por tanto, deben cumplirse dos aspectos:

Aspecto Cualitativo: deben identificarse a los reactivos y a los productos de la reaccin qumica. Aspecto Cuantitativo: la ecuacin debe estar balanceada, es decir, debe ser consistente con la ley de la conservacin de la masa.

Para poder entender bien de qu se trata, la estequiometra y sus reacciones es

preciso que conozcas dos leyes importantes de la qumica:

Ley de conservacin de la energa: durante un cambio qumico ordinario, la energa no puede crearse ni destruirse, sino que se transforma de un tipo de energa a otro. As, en un proceso qumico realizado en presencia de energa trmica o calor, esta se transforma en energa qumica, o a la inversa.

Ley de conservacin de la masa o de conservacin de la materia: los tomos presentes en una reaccin qumica, ya sea que estn como tales o formando parte de molculas, no se crean ni se destruyen. Esto significa que en toda reaccin qumica, el nmero de tomos de cada tipo debe ser el mismo a ambos lados de la flecha.

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Unidad II: Estequiometra.Todo esto se logra mediante el balanceo o igualacin de las ecuaciones qumicas. El procedimiento se basas en colocar nmeros (coeficientes) delante de cada especie qumica que interviene, (smbolo, ion y/o frmula), hasta lograr igualar cada tomo en especial. Debido a esto, el procedimiento se llama balanceo por tanteo. No te preocupes si tienes que cambiar coeficientes de vez en cuando; recuerda que este procedimiento se llama balanceo por tanteo.

Por ejemplo, balancea la siguiente reaccin

P + O2 Siguiendo los siguientes pasos

P2O5

Paso 1. Elige el compuesto (reactivo o producto) que contiene la mayor cantidad de tomos e inicia el balanceo con el elemento que posee el mayor nmero de tomos dentro de ese compuesto. Nota: Este elemento no debe ser hidrgeno, oxgeno ni encontrarse dentro de un ion poliatmico.

2P + O2

P2O5En este caso es el P. Como en el miembro izquierdo hay 1P y en el derecho 2P, coloca un 2 delante de P (1er.miembro)

Paso 2. Si un ion poliatmico aparece en ambos miembros, balancalo como si se tratara de una unidad (un solo tomo).No hay ion poliatmico, sigue al paso 3.

2P + O2Paso 3.

P2O5

Balancea el hidrgeno (H) de penltimo y por ltimo el oxgeno (O). El oxgeno generalmente queda balanceado o hay que usar nmeros fraccionarios para igualarlo.

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Unidad II: Estequiometra.2P + O2 P2O5Balancea el O. En el miembro izquierdo hay 2O (en el O2) y en el miembro derecho hay 5O (en el P2O5. Para ello se escribe 5/2 delante del O2. Recuerda que 5/2*2= 5

Por lo tanto; 2P + 5/2O2 Paso 4. P2O5

Verifica todos los coeficientes, los cuales deben ser nmeros enteros y en la proporcin ms pequea. Si resultan coeficiente como1/2, 5/2, hay que multiplicar por 2 a todos los coeficientes que posea la ecuacin. Si se trata de coeficientes 1/3, 2/3, hay que multiplicar por 3 y as sucesivamente.

Aplicando el ltimo paso a la reaccin nos queda:

(2P + 5/2O2 4P + 5O2 cada elemento, de cada miembro 4P + 5O24P 10 O

P2O5)*2 2 P2O5

Comprobando que este perfectamente balanceada contamos los tomos de

2 P2O54P 10 O

La ecuacin qumica est balanceada

RETO 6: Balancea la siguiente ecuacin qumica MnO2 + HCl MnCl2 + Cl2 + H2O

INTNTALO, T PUEDES!

TIPOS DE REACCIONES

Reacciones de Combinacin: Son aquellas en donde dos sustancias (simples o compuestas) se unen para formar un nuevo producto.

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Unidad II: Estequiometra.Ecuacin General: A + B C

Ejemplo: CaO + H2O

Ca(OH)2

Reacciones de Descomposicin: Son aquellas donde se producen el desdoblamiento de una sustancia compuesta en otras ms sencillas.

Ecuacin General:

AC

A + C

Ejemplo: 2HNO3

N205 + H2O

Reacciones de Desplazamiento: Son aquellas donde un elemento desplaza a otro de un compuesto.

Ecuacin general: A + BC

AC + B

Ejemplo: Ag + KNO3

AgNO3 + K

Reacciones de Doble Desplazamiento Doble Descomposicin: Son aquellas en donde reaccionan entre s dos sustancias para formar nuevos compuestos. Solo se producen cuando se origina una sustancia insoluble, ms voltil tiene lugar una neutralizacin.

Ecuacin general: AB + CD

CB + DA

Ejemplo: 2NaCl

+ H2SO4

Na2SO4 + 2HCl

Reacciones de Neutralizacin: Son aquellas donde las sustancias que reaccionan son particularmente un cido y un base, originando una sal neutra. Este tipo de reacciones se utilizan mucho en los anlisis volumtricos; el punto de neutralizacin o punto final se detecta empleando indicadores.

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Unidad II: Estequiometra.Ecuacin General: Base + cido Sal + Agua

Ejemplo: NaOH + HCl

NaCl + H2O

Reacciones de Combustin: Son aquellas donde reaccionan un compuesto carbonado (hidrocarburo, glucosa, etc) con oxgeno

generando dixido de carbono y agua.

Ecuacin General: CX

+ O2

CO2 + H2O CO2 + H2O

Ejemplo: CH4 + 2O2

Reacciones de Precipitacin: Son aquellas en donde se origina una segunda fase o estado de la materia dentro de una primera fase; es decir; es aquella donde se forma una suspensin de pequeas partculas slidas en un lquido.

Ejemplo:

NaCl + AgNO3

NaNO3 + AgCl

CLCULOS BASADOS EN ECUACIONES QUMICAS

Comprender los cambios que ocurre en la naturaleza y aquellos involucrados en las transformaciones de las sustancias qumicas, significa evaluar. Qu implican estos cambios? Qu generan? Y Qu beneficios pueden obtenerse de estos cambios? As, por ejemplo, al quemar metano (gas natural9 podemos obtener energa (luz, calor) adems de dixido de carbono y agua. Si calentamos caliza (CaCO3) se obtiene cal viva (CaO), la cual es muy empleada en la industria de la construccin, etc.

Las ecuaciones qumicas nos permiten describir con facilidad todos estos cambios ocurridos, empleando los smbolos y/o frmulas de las sustancias que

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Unidad II: Estequiometra.interactan. Es por ello, que las ecuaciones qumicas representan un lenguaje muy preciso y verstil, para describir los cambios qumicos.

Observa la siguiente ecuacin y las relaciones estequiomtricas que pueden establecerse. C6H12O6 R. Molecular R. Molar 1 mol 180g + 6O2 6 moles 3 x 32g 6CO2 + 6H2O 6 moles 6 x 18g

1 molcula 6 molculas

6 molculas 6 molculas 6 moles 6 x 44g

R. Masas molares

Fjate en el siguiente ejemplo. La combustin de la glucosa sigue la reaccin: C6H12O6 + O2 de glucosa? Lo primero que debes realizar es balancear la reaccin CO2 + H2O

Cunto puede obtenerse de los productos a partir de la combustin de 35.0 g

C6H12O6 + 6O2 R. Molar R. Masas molares 1 mol 180g 6 moles 3 x 32g

6CO2 + 6H2O 6 moles 6 x 44g 6 moles 6 x 18g

Para la determinacin de CO2 y H2O a partir de 35 g de glucosa tenemos:1 180 6 1 1 44

35

51,3

35

1 180

6 1 1

18

21,0

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Unidad II: Estequiometra.RETO 7: El propano, C3H8, es un combustible comn y se utiliza para cocinar en nuestras casas Cuntos moles de O2 se consumen en la combustin de 7.0 kg. de propano? VAMOS T PUEDES!

REACTIVO LIMITANTE

Para comprender ms fcilmente lo referente a reactivo limitante, se utilizar el siguiente ejemplo.

Si en un lugar hay 2 varones y 3 hembras, el nmero mximo de parejas que se pueden formar son 2; es decir; el mximo nmero de parejas que se formen est limitado por nmero de varones (menor nmero de personas el

masculinas) que hay en el lugar. Al consumirse el nmero de varones, se detiene la formacin de pareja y queda en exceso una hembra.

En las reacciones qumicas se presenta una situacin semejante, ya que en las mismas, los reactivos no se utilizan en las cantidades estequiomtricas exactas; es decir; un reactivo puede estar en una cantidad mayor (est en exceso) a la que se necesita tericamente. La sustancia que se encuentra en menor cantidad se consume primero y la reaccin se detiene. En consecuencia, la cantidad de producto que se obtiene depende de este reactivo, al cual se le ha dado el nombre de reactivo limitante, debido a que determina limita la cantidad de producto que se forma.

Para identificar el reactivo limitante en una reaccin, solamente es necesario determinar cul de los reaccionante (reactivos) es el que origina la menor cantidad de producto, ya sea en moles, en unidades de masa en unidades de volumen.

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Unidad II: Estequiometra.Observa el siguiente ejemplo: Qu masa de CO2 se formara se formara en la reaccin de 16 g. de CH4 con 48 g. de O2? Primero: Plantea la reaccin (en este caso nos dicen que el oxgeno es uno de los reactivos y el otro un hidrocarburo, por lo tanto estamos en presencia de una reaccin de combustin)

CH4 + O2 Segundo: Balancea la reaccin

CO2 + H2O

CH4 + 2O2

CO2 + 2H2O

Tercero: Hallar las relaciones molares y las masas molares de los reaccionantes y la incgnita (CO2). CH4 + 2O2 R. Molar R. Masa molar 1 mol 16 g 2moles 2 x 32g CO2 + 2H2O 1 mol 44g

Cuarto: Determinar la cantidad necesaria y disponible de CH4 y O2 formacin de CO2

para la

Segn la reaccin se requiere por cada mol de CH4 2 moles de O2 quedando la relacin de la siguiente forma:1 2

Ahora bien, si eso es lo que se necesita, hay que ver cunto realmente se tiene. Cmo lo determinas? Partiendo de los gramos presente de cada uno de los reaccionantes en la reaccin

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Unidad II: Estequiometra.16 1 16 1 32 1

48

1,5

1 1,5

Si comparas los moles necesarios de reactivos con los disponibles, te dars cuenta que el reactivo limitante es el O2, dado que se requiere 2 moles por cada mol de CH4 y solo se disponen de 1,5 moles. RETO 8: 1. Cuntos gramos de NH3, pueden prepararse de 85,5 gr. de N2 y 17,3 gr. de H2? 2. Un fabricante de bicicletas tiene 5350 ruedas, 3023 cuadros y 2655 manillares. (a) Cuntas bicicletas puede fabricar usando estos componentes? (b) Cuntos componentes de cada tipo sobran? (c) Qu componente es el reactivo limitante en cuanto que limita el nmero de bicicletas que se pueden fabricar?

VAMOS T PUEDES!

RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES QUMICAS

El rendimiento terico de una reaccin qumica es el rendimiento calculado, suponiendo que la reaccin se complete. En la prctica, a menudo no se obtiene tanto producto de la mezcla de reaccin como es tericamente posible. Hay varias razones 1) muchas reacciones nos e completan; es decir; los reactivos no se convierten totalmente en productos y 2) en algunos casos un Ing. Lina Mohtar Pgina 25

Unidad II: Estequiometra.conjunto de reactivos sufren dos ms reacciones simultneamente formando productos no deseados junto con los deseados. Las reacciones que no son deseadas se denominan reacciones secundarias.

El trmino porcentaje de rendimiento se usa para indicar cunto del producto deseado se obtiene en la reaccin.

%

100%

.3

Una muestra de 15,6 gr. de C6H6 se mezcla en exceso de HNO3. Aislamos 18gr. de C6H5NO2. Cul es el porcentaje de rendimiento C6H5NO2 en esta reaccin?

C6H6

+

HNO3

C6H5NO2 + H2O

Primero: Balancear la reaccin

C6H6

+

HNO3

C6H5NO2 + H2O

Segundo: Hallar las relaciones molares y las masas molares de los reaccionantes y la incgnita (C6H5NO2). C6H6 R. Molar R. Masas molares HNO3 1 mol 63g C6H5NO2 + H2O 1 mol 123,1g

+

1 mol 78,1g

Tercero: Determinar la cantidad de producto formado (C6H5NO2) a partir del reactivo limitante.

En este caso ya nos estn informando sobre quin es el reactivo limitante que es el C6H6 (recuerda que si el HNO3 es el reactivo en exceso, por lo tanto el C6H6 es el limitante); de lo contrario debes determinar el reactivo limitante.

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Unidad II: Estequiometra.15,6 123,1 78,1 24,58

Aplicando la Ec. 3:% 18 24,58 100% 73%

RETO 9: La aspirina (cido acetilsaliclico) se prepara por calentamiento del cido saliclico (C7H6O3) con el anhdrido actico (C4H6O3). C7H6O3 + C4H6O3 a) Cuntos g de de aspirina se forman? b) Cul es el % de rendimiento, si experimentalmente se obtuvieron 2.1 g? VAMOS T PUEDES! C9H8O4 + C2H4O2 Cuando se calienta 2.0 g de cido saliclico con 4.0 g de anhdrido actico

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Unidad II: Estequiometra.BIBLIOGRAFA

Brown, T. (2004). Qumica. La Ciencia Central. Mxico. Prentice Hall. Novena Edicin

Caballero, A. (1996). Qumica. Venezuela. Distribuidora Escolar. Quinta Edicin.

Whitten, K. (1991). Qumica General. U.S.A. McGraw Hill. Tercera Edicin.

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Unidad II: Estequiometra.BIBLIOGRAFA ELECTRNICA

http://es.wikipedia.org http://personal5.iddeo.es/pefeco/calcons.html. http://es.wikipedia.org/wiki/Estequiometr%C3%ADa http://dcb.fi-c.unam.mx/deptos/fisquim/quimica/articulos/a_limitante.pdf

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