Prof. José Rivero, Noviembre`2008 ESTEQUIOMETRÍA DE

Prof. José Rivero,
Noviembre’2008
ESTEQUIOMETRÍA DE RACCIONES QUÍMICAS
Reacciones Químicas
Todos sabemos que la madera arde, el hierro se oxida, la lecha se agria. Los seres vivos se
descomponen luego de morir, etc. En estos cambios varían las propiedades características de la
materia, razón por la cual se les llama cambios químicos o reacciones químicas y éstas vienen
representadas por medio de una ecuación química.
Ecuaciones químicas y su estructura
Las ecuaciones químicas son representaciones esquematizadas de las reacciones químicas. Las
ecuaciones de formulas están constituidas por símbolos, formulas y números (delante de los
símbolos, iones y/o formulas) llamados coeficientes.
Cuando delante de una especie química no se “observe” ningún numero, se entiende que el
coeficiente es uno (1).
Se usará la ecuación química:
para señalar su estructura
 Miembro de la izquierda (primer miembro) contiene las sustancias reaccionantes o
reactivos, separadas con el signo + (si es necesario).
 Miembro de la derecha (segundo miembro) contiene las sustancias resultantes o productos
separadas con el signo + (si es necesario).
 Flecha (o signo igual) dirigida desde los reactivos a los productos, que significa produce.
Sobre ella se colocan las condiciones de la reacción.
 Los estados físicos de los reactivos y productos se colocan como subíndices en el lado
derecho y dentro de un paréntesis).
(g) : gas, (l): líquido, (s): sólido, (ac): acuoso
Para el trabajo siguiente prescindiremos de estos subíndices. Solamente se usarán si es
estrictamente necesario.
Otras condiciones:
: Calor
: Formación de precipitado
: Producción de gas.
Prof. José Rivero,
Noviembre’2008
Estequiometria y cálculo estequiométrico
La estequiometria estudia las relaciones cuantitativas entre elementos y compuestos cuando
experimentan cambios químicos. Los cálculos estequiométrico tratan de las relaciones numéricas
y operaciones matemáticas entre reactivos y productos en las reacciones químicas. Existen
diferentes métodos disponibles para resolver los problemas de estequiometria.
Método molar
Paso1
Calcular la cantidad de sustancia expresada en moles de la(s) sustancia(s) conocida(s) a partir de
la(s) masa(s) dada(s).
Paso2
Determinar la cantidad de sustancia expresada en moles, de la(s) sustancia(s) desconocida(s),
utilizando los coeficientes que poseen las especies químicas involucradas en la ecuación química
balanceada.
Paso3
Calcular la masa o el volumen (si se trata de un gas) de la sustancia desconocida a partir de los
moles obtenidos en el paso2.
La cantidad de producto obtenido en una reacción se denomina rendimiento. Se llama rendimiento
teórico, estequiométrico o calculado, a la cantidad de producto que se obtiene cuando uno de los
reactivos se agota y sin que se pierda producto durante su aislamiento y purificación.
Los diferentes tipos de problemas relacionados con el cálculo estequiométrico, se ubican en una
de las clases abajo señaladas:
1.
2.
3.
4.
Moles-moles; n-n
Masa-masa; m-m
Masa-volumen; m-v
Volumen volumen: v-v
Moles-moles: n-n
Ejemplo: Calcular la cantidad de moles de CO2 que son vertidos a la atmósfera, cuando se
queman 2,4 moles de C2H6 (etano) con el oxigeno del ambiente. La ecuación química balanceada
del proceso es:
2 C2H6 + 7O2
Datos
=2,4 moles
4 CO2 +6H20
¿Cuál es el rendimiento teórico de esta reacción?
Prof. José Rivero,
Noviembre’2008
=?
Se usan los coeficientes que poseen en la ecuación química balanceada, las sustancias
involucradas en el cálculo. REGLA DE TRES
Moles de C2H6
moles de CO2
2 moles
producen
2,4 moles
producen
4 moles
.?
Rendimiento teórico= 4,8 moles de CO2
Masa –masa: m-m
En estos problemas la cantidad conocida y la que se pregunta están en unidades de masa
(generalmente en gramos).
Masa-masa en sustancias puras
Masa-masa en sustancias impuras (tanto por ciento de pureza).
Masa-volumen: m-v
En estos problemas la sustancia desconocida y conocida es un gas. Si el dato conocido dado en
unidades de masa (generalmente en gramos), se solicita calcular la sustancia desconocida (un
gas) en unidades de volumen (generalmente litros). En ambos casos se usa el valor del volumen
molar VM, que es de 22,4 L/mol en CN (condiciones normales). YA VISTO
Volumen-volumen: v-v
La resolución de estos problemas se basa en la ley de los volúmenes de combinación de Gay
Lussac, la cual establece que siempre que los gases reaccionen o se formen a la misma
temperatura y presión, lo hacen en una proporción de volumen expresada con números enteros
sencillos. Esta relación de números enteros es directamente proporcional al volumen de los gases
y se seleccionan de los coeficientes de la ecuación química balanceada. Próximamente se
realizarán estos ejemplos.
Prof. José Rivero,
Noviembre’2008
EJERCICIOS (a entregar la próxima semana)
Se tiene la siguiente ecuación química:
Calcula la cantidad de CO2 expresada en moles, que se producen al quemar 1,5 moles de
C6H14.
1)
El HgO al calentarlo se descompone en Hg + O2 así:
¿Qué cantidad de masa expresada en gramos de HgO al 93,20% de pureza, es necesario
descomponer para obtener 18,05 g de O2?
2)
El Zn reacciona con HCl para producir H2(g), la ecuación química
balanceada para este proceso está dada por:
¿Qué volumen de H2 en litros y medio en CN, se obtendrá al reaccionar 28,45 g de Zn al
92% de pureza?¿Cuál es el rendimiento teórico?
3)
El NH3(g) se obtiene en el laboratorio calentando NH4Cl con
Ca(OH)2. La ecuación química balanceada esta dada Por:
Calcular la masa expresada en gramos de NH4Cl al 88,35% de pureza que son necesarios
hacer reaccionar, para obtener 3,45 litros de NH3(g) en CN. ?¿Cuál es el rendimiento
teórico?
4)
Se tiene la ecuación química balanceada:
¿Qué volumen en litros de CO2(g) se producen cuando reaccionan 8,45 L de C2H6(g), si
ambos gases se miden a la misma temperatura y presión? ?¿Cuál es el rendimiento
teórico?
5)
Se tiene la ecuación química balanceada:
Se hace reaccionar 18,9 g de HNO3 con 8,53 g de Ca(OH)2. ¿Cuál es:
a.
El reactivo limitante
b.
La masa expresada en gramos de Ca(NO3)2 que se forma
c.
El rendimiento teórico.
6)
Se hace reaccionar 45,3 g de Al(OH)3 con 123,42 g de H3PO4.
Si realmente se forman 62,45 g de AlPO4, determinar:
a.
El reactivo limitante
b.
El rendimiento teórico de la reacción
c.
El rendimiento práctico de la reacción
d.
El % de rendimiento
7)
Se
tiene
la
ecuación
química
balanceada:
Se hace reaccionar 15,32 g de Mg con 31,45 g de HCl. Si realmente se forman 8,25 L de
H2(g) en CN, determinar:
Prof. José Rivero,
Noviembre’2008
El reactivo limitante, El rendimiento teórico de la reacción, El rendimiento práctico de la
reacción y El % de rendimiento.