CALCULOS ESTEQUIOMETRICOS

IES Menéndez Tolosa
Química 2º Bachillerato
RESUMEN
¿CÓMO SE REALIZAN LOS CALCULOS ESTEQUIOMETRICOS?
En una reacción química siempre se conserva la masa, de ahí que una cantidad
específica de reactivos al reaccionar, formará productos cuya masa será igual a la de los
reactivos. Al químico le interesa entonces la relación que guardan entre sí las masas de
los reactivos y los productos individualmente.
Los cálculos que comprenden estas relaciones de masa se conocen como cálculos
estequiométricos.
La estequiometría es el concepto usado para designar a la parte de la química que
estudia las relaciones cuantitativas 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 los compuestos y metría, que dice sobre la medida de las masas.
Cuando se expresa una reacción, la primera condición para los cálculos estequimétricos
es que se encuentre balanceada, por ejemplo :
Mg + O2 → MgO
2 Mg + O2 → 2 MgO
Reacción balanceada
La reacción anterior se lee como : 2 ATG de Magnesio reaccionan con un mol de
Oxígeno y producen 2 moles de Oxído de magnesio (reacción de síntesis)
2ATG Mg = 49 g
1 mol de O2 = 32 g
2 moles de MgO = 81 g
49 g
+
32 g
=
81 g
2Mg
+
O2
→
2 MgO
Lo que demuestra la ley de Lavoisiere " la materia no se crea ni se destruye, sólo se
transforma ", cuando reaccionan 49g más 32g y se producen 81g.
¿Cómo se realizan los cálculos estequiométricos?
ATG
MOLES
No. DE ATOMOS y No. DE MOLÉCULAS
VOLUMEN MOLAR
REACTIVOS O PRODUCTOS
REACTIVO LIMITANTE
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ATG
¿Cuántos ATG se encuentran contenidos en 54 g de Al? *Consultar la tabla periódica
1 ATG de Al ---- 27 g
X
---- 54 g
X = (1) (54) / 27
X = 2 ATG
¿4.5 ATG de Pb a cuántos g equivalen ?
1 ATG de Pb ---- 207 g
4.5 ATG
---- X
X = (4.5) (207) / 1
X = 931.5 g
MOLES
¿Cuántos moles se encuentran contenidos en 120 g de H2O?
1 mol de H2O ---- 18 g
X
---- 120 g
X = (1) (120) / 18
X = 6.6 moles
¿ 0.6 moles, de NaNO2 a cuántos g equivalen ?
1 mol de NaNO2 ---- 69 g
0.6 moles
---- X
X = (0.6) (69) / 1
X = 41.4 g
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 X 10 23 moléculas. El número 6.023 X 10 23 es conocido como
número de Avogadro (N) .
¿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
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¿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
VOLUMEN 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
REACTIVOS O PRODUCTOS
En una reacción química se puede calcular la cantidad de reactivos que se necesitan
para generar una cantidad definida de productos, o la cantidad de productos que se
forma con una cantidad definida de reactivo.
Es necesario contar con una reacción balanceada y establecer la cantidad de ATG o
moles que participan (teóricamente) en la reacción.
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¿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 y 2 moles de cloruro de sodio = 117 g
(la suma de los reactivos es igual al producto).
Teórica
46 g
71 g
2 Na + Cl2 →
Real
X
117 g
2 NaCl
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
¿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 y
produce 1 mol de sulfuro de zinc = 97.5 g más 2 moles de agua = 36 g (la suma de los
reactivos es igual al producto).
Teórica
99.5 g
34 g
Zn(OH) 2 + H2S →
Real
28 g
97.5
36 g
ZnS + 2 H2O
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
REACTIVO LIMITANTE
Cuando se tiene una reacción donde participan dos reactivos, existe una relación teórica
de la cantidad de ambos, por ejemplo si se agregan cantidades al azar de ambos
reactivos, lo más probable es que uno de ellos se haya agregando en exceso y el otro
reactivo se terminará en la reacción (este último se conoce como reactivo limitante) .Los
cálculos estequiométricos para determinar el reactivo en exceso y el reactivo limitante
consiste en establecer dos condiciones, primero usando uno de los reactivos y después
el otro, la condición que pueda llevarse a cabo se tomará de referencia.
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Por ejemplo :
Calcular 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:
CuSO 4 + Fe
FeSO 4 + Cu
Reacción balanceada
1 mol de sulfato cúprico = 159.5 g reaccionan con 1 ATG de fierro = 56 g y produce 1 mol
de sulfato ferroso = 152 g más 1 ATG de cobre = 63.5 g (la suma de los reactivos es igual
al producto).
A
Teórica
159.5 g
56 g
CuSO4 + Fe →
Real
250 g
152 g
63.5 g
Fe SO4 + Cu
X
Se establece la condició A , y se calcula la cantidad de fierro.
CuSO 4
Fe
159.5 g --------- 56 g
250 g --------- X
X = (250) (56) /159.5
X = 87.7 g
B
Teórica
Real
159.5 g
56 g
CuSO4 +
Fe →
X
152 g
63.5 g
Fe SO4 + Cu
80 g
Se establece la condición B , y se calcula la cantidad de sulfato cúprico.
CuSO 4
Fe
159.5 g --------- 56 g
X
-------- 80 g X = (80) (159.5) /56
X = 227.8 g
La pregunta es ¿Cuál de las dos condiciones se puede realizar, considerando los 250 g
de sulfato y los 80 g de fierro ?
La respuesta es "la condición B" , ya que pueden reaccionar 227.8 g de sulfato cúprico
con 80 g de fierro, por lo que el reactivo limitante es el fierro y el reactivo en exceso es el
sulfato (sobraran 22.2 g).
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