Estequiometria

Estequiometria

La estequiometria es el concepto usado para designar a laparte de la química que estudia las relacionescuantitativas de las sustancias y sus reacciones.

En su origen etimológico, se compone de dos raíces ,estequio que se refiere a las partes o elementos de loscompuestos y metría, que dice sobre la medida de lasmasas.

Estequiometria

Reacción balanceada:

Mg + O2 = MgO2 Mg + O2 = 2 MgO

2Mg + O2 2 MgO49 g + 32 g = 81 g

Lo que demuestra la ley de Lavoisiere " la materia no se crea ni sedestruye, sólo se transforma " , cuando reaccionan 49g más 32g yse producen 81 g .

2 átomos gramo (ATG) de Magnesio reaccionan con un mol de Oxígeno y producen 2 moles de

Oxído de magnesio.

Estequiometria

PESO ATÓMICO (PA)

Es el Peso de un átomo expresado en uma (unidad de masaatómica), que corresponde a una unidad relativa establecida enfunción del isótopo de carbono 12.

En la tabla periódica se encuentra el peso atómico de todos losátomos (masa atómica).

Debemos recordar que el peso atómico de un átomo es el promediode todos sus isótopos con respecto al % de abundancia, pero parafines prácticos redondeamos su valor a la fracción media o al enteromás cercano.

EstequiometriaPESO MOLECULAR:Es la suma de los pesos atómicos (PA) de todos los átomos de una molécula (expresada en uma).

ATOMO GRAMO (ATG) Es el peso atómico de cualquier elemento expresado en gramos.

Peso Atómico Fe = 56 uma1 ATG Fe = 56 g

“Si se conoce la equivalencia de PA-ATG de cualquier átomo, se pueden hacer conversiones entre ellos”

¿cuántos ATG equivalen a 130 g de Fe?

Fe 1 ATG -------- 56 g X ------- 130 g X = (130)(1)/56 = 2.3 ATG

Estequiometria

MOLEs el peso molecular expresado en gramos.

Por ejemplo: Peso Molecular del CaCO3 = 100 uma

1 mol de CaCO3 = 100 g

De esta manera se puede hacer una conversión entre moles y gramos.

Convertir 0.75 mol a gramos:

CaCO3 1 mol -------- 100 g 0.75mol ------ X X = (0.75 )(100)/1 = 75 g

Estequiometria

Ejercicios:

1.- ¿Cuántos ATG se encuentran contenidos en 54 g de Al ?

2.- ¿ 4.5 ATG de Pb a cuántos g equivalen ?

3.- ¿Cuántos moles se encuentran contenidos en 120 g de H2O?

Estequiometria

Átomos Gramo (ATG):

¿Cuántos ATG se encuentran contenidos en 54 g de Al ?

1 ATG de Al ---- 27 g X = (1) (54) / 27 X = 2 ATG X ---- 54 g

¿ 4.5 ATG de Pb a cuántos g equivalen ?

1 ATG de Pb ---- 207 g X = (4.5) (207) / 1 X = 931.5 g 4.5 ATG ---- X

Estequiometria

MOLES

¿Cuántos moles se encuentran contenidos en 120 g de H2O?

1 mol de H2O ---- 18 g X = (1) (120) / 18 X = 6.6 moles X ---- 120 g

¿ 0.6 moles, de NaNO2 a cuántos g equivalen ?

1 mol de NaNO2 ---- 69 g X = (0.6) (69) / 1 X = 41.4 g 0.6 moles ---- X

Estequiometria

Ejercicios:

4.- ¿Cuántos átomos están contenidas en 15 ATG de Cobre?

5.- ¿ Cuántos átomos están contenidos en 230 g de Niquel ?

6.- ¿Cuántas moléculas están contenidas en 0.25 moles de CO2 ?

7.- ¿Cuántas moléculas están contenidas en 10 g de HCl ?

Estequiometria

No. DE ATOMOS Y No. DE MOLÉCULAS:

1 ATG de cualquier elemento contiene 6.023 X 10 23

átomos y 1 mol de cualquier compuesto tiene 6.023 X10 23 moléculas.

El número 6.023 X 10 23 es conocido como número deAvogadro (N).

EstequiometriaNo. DE ATOMOS Y No. DE MOLÉCULAS.

¿Cuántos átomos están contenidas en 15 ATG de Cobre? 1 ATG de Cu ---- 6.023 X 10 23 átomos

15 ATG ---- X

X = (15) (6.023 X 10 23) / 1 X = 9.023 X 10 24 átomos

¿ Cuántos átomos están contenidos en 230 g de Niquel? Convertir g a ATG (230g = 3.93 ATG)

1 ATG de Ni ---- 6.023 X 10 23 átomos 3.93 ATG ---- X

X = (3.93) (6.023 X 10 23) / 1 X = 2.36 X 10 24 átomos

EstequiometriaNo. DE ATOMOS Y No. DE MOLÉCULAS.

¿Cuántas moléculas están contenidas en 0.25 moles de CO2 ?

1 mol de CO2 ---- 6.023 X 10 23 moléculas 0.25 moles ---- X

X = (0.25) (6.023 X 10 23) / 1 X = 1.5 X 10 23 moléculas

¿Cuántas moléculas están contenidas en 10 g de HCl ? Convertir g a moles (10g = 0.27 moles)

1 mol de HCl ---- 6.023 X 10 23 moléculas 0.27 moles ---- X

X = (0.27) (6.023 X 10 23) / 1 X = 1.6 X 10 23 moléculas

Estequiometria

Ejercicios:

8.- ¿Qué volumen ocupan 0.75 moles de N2 en condiciones estándar ?

9.-¿ Qué volumen ocupan 100g de CO2 en condiciones estándar ?

EstequiometriaVOLUMEN MOLAR:El volumen que ocupa 1 mol de cualquier gas en condiciones estándar ( 0° C y 1 atm de presión) es igual a 22.4 litros.

¿Qué volumen ocupan 0.75 moles de N2 en condiciones estándar ?

1 mol de N2 ---- 22.4 litros 0.75 moles ---- X

X = (0.75) (22.4) / 1 X = 16.8 litros

¿ Qué volumen ocupan 100g de CO2 en condiciones estándar ? Convertir g a moles (100g = 2.27 moles)

1 mol de CO2 ---- 22.4 litros 2.27 moles ---- X

X = (2.27) (22.4) / 1 X = 50.8 litros

Estequiometria

REACTIVOS O PRODUCTOS:

En una reacción química se puede calcular la cantidad dereactivos que se necesitan para generar una cantidaddefinida de productos, o la cantidad de productos que seforma con una cantidad definida de reactivo.

Es necesario contar con una reacción balanceada y establecerla cantidad de ATG o moles que participan (teóricamente) enla reacción.

Estequiometria¿Cuántos g de Na se necesitan para preparar 12 g de sal (NaCl) ?

Reacción: 2 Na + Cl2 = 2 NaCl 2 ATG de sodio = 46 g 1 mol de cloro = 71g

2 moles de cloruro de sodio = 117 g

Teórica 46 g 71 g 117 g 2 Na + Cl2 2 NaCl

Real X 12 g

Se establece la relación teórico-Práctica, y se calcula la cantidad de sodio. Na NaCl

46 g ------ 117 g X ------ 12 g

X = (46) (12) / 117 X = 4.7 g

la suma de los reactivos es igual al producto

Estequiometria¿Cuántos g de H2O se producen cuando reaccionan 28 g de Zn(OH)2?

Reacción: Zn(OH)2 + H2S = ZnS + 2 H2O

(2 mol de hidróxido de zinc = 99.5 g reaccionan con 1 mol de ácido sulhídrico = 34 g yproduce 1 mol de sulfuro de zinc = 97.5 g más 2 moles de agua = 36 g (la suma de losreactivos es igual al producto))

Teórica 99.5 g 34 g 97.5 36 g Zn(OH)2 + H2S ZnS + 2 H2O

Real 28 g X

Se establece la relación teórico-Práctica, y se calcula la cantidad de agua.

Zn(OH)2 H2O 99.5 g -------- 36 g

28 g -------- X

X = (28) (36) /99.5 X = 10.1 g

Estequiometria

REACTIVO LIMITANTE

Cuando se tiene una reacción donde participan dos reactivos, existeuna relación teórica de la cantidad de ambos, por ejemplo si seagregan cantidades al azar de ambos reactivos, lo más probable esque uno de ellos se haya agregando en exceso y el otro reactivo seterminará en la reacción (este último se conoce como reactivolimitante).

Los cálculos estequiométricos para determinar el reactivo en excesoy el reactivo limitante consiste en establecer dos condiciones,primero usando uno de los reactivos y después el otro, la condiciónque pueda llevarse a cabo se tomará de referencia.

EstequiometriaCalcular la cantidad de reactivos (que reaccionan) y el reactivo limitante, si se hacen reaccionar 250 g de sulfato cúprico con 80 g de fierro.

Reacción: CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu (Reacción balanceada)

1 mol de sulfato cúprico = 159.5 g reaccionan con 1 ATG de fierro = 56 g y produce 1mol de sulfato ferroso = 152 g más 1 ATG de cobre = 63.5 g (la suma de los reactivoses igual al producto).

A Teórica 159.5 g 56 g 152 g 63.5 g

CuSO4 + Fe Fe SO4 + Cu Real 250 g X

Se establece la condició A , y se calcula la cantidad de fierro. CuSO4 Fe 159.5 g --------- 56 g

250 g --------- X

X = (250) (56) /159.5 X = 87.7 g

EstequiometriaB

Teórica 159.5 g 56 g 152 g 63.5 g CuSO4 + Fe Fe SO4 + Cu

Real X 80 g

Se establece la condición B , y se calcula la cantidad de sulfato cúprico.

CuSO4 Fe 159.5 g --------- 56 g

X -------- 80 g

X = (80) (159.5) /56 X = 227.8 g

¿Cuál de las dos condiciones se puede realizar, considerando los 250 g desulfato y los 80 g de fierro ?

La condición B: ya que pueden reaccionar 227.8 g de sulfato cúprico con 80 g defierro, por lo que el reactivo limitante es el fierro y el reactivo en exceso es elsulfato (sobraran 22.2 g).