Estequiometria

Estequiometria: Formulas
Química
Propósito:
• Reconocer la utilidad de cada una de las formulas
estequiométricas al resolver ejercicios.
En una reacción
química, la materia
no se crea ni se
destruye, tan sólo se
transforma.
Antoine Lavoisier: 1734-1794
Por ejemplo,
si 10 gramos de A se
combinan con 20 gramos
de B,
se obtienen 30 gramos de
A B.
1799. Ley de Proust de las proporciones
definidas.
Afirma que:
Cuando dos
elementos se
combinan para
formar un
compuesto, lo hacen
siempre en
proporciones de peso
fijas y definidas.
Joseph Louis Proust,
(1754-1826)
El número de Avogadro
tiene un valor de
Para asignar las masas atómicas
se define la uma que es la
doceava parte del peso del 12C.
1uma = 1.6605·10-24g
6.022·1023
MASA ATÓMICA
1g = 6.022·1023 uma
EN GRAMOS
1uma = 1.6605·10-24g/at
MOLES EN GRAMOS
NA = 6.022·1023 at/mol
1,0079 uma
1.6736 ·10-24 g/at
1.0078 g/mol
Helio
4,0026 uma
6.6463 ·10-24 g/at
4.0024 g/mol
Flúor
18,9984 uma
31.632 ·10-24 g/at
19.048 g/mol
Sodio
22,9898 uma
38.1746 ·10-24 g/at
22.9887g/mol
Hidrógeno
Cálculos
estequiométricos
cantidades de sustancia que reaccionan
cantidades de sustancia que se producen
Los símbolos y las fórmulas sirven al químico para poder
esquematizar una reacción química.
reactivos
2H2
+
2 moléculas
de hidrógeno
Reaccionan
con
productos
O2
2H2O
1 molécula
de oxígeno
2 moléculas
de agua
Para dar
AJUSTE, IGUALACIÓN O “BALANCEO” DE REACCIONES.
En una reacción ni se crean ni se destruyen átomos:
números de cada elemento a cada lado de la “flecha”tienen que ser iguales.
Si se satisface esta condición se dice que la ecuación está AJUSTADA.
Nunca deben modificarse los subíndices al ajustar una
reacción.
CH4
+
2 O2
CO2
+
2 H2O
1º.- se ajustan los elementos que están en una sola
molécula en cada miembro de la reacción.
H
C
2º.- Para completar el ajuste, necesitamos poner un 2
delante del O2
Ejercicio nº 1 pagina 46
El metano arde con oxígeno produciendo dióxido de carbono y agua. Si se
queman 2 kg de metano calcula:
• a) Los gramos de oxígeno necesarios.
• b) Los gramos de dióxido de carbono producidos.
CH4
+
2 O2
CO2
16 gr + 64 gr
44 gr +
+
2 H2O
36 gr
1 Kg = 1000 gr
* 4 = 4 gr
* 1 = 12.0 gr
* 4 = 64 gr
2 Kg
2000 gr CH4
Ejercicio nº 1 pagina 46
CH4
+
2 O2
16 gr + 64 gr
16 gr CH4 → 64 gr de O2
2000 gr CH4
? de O2
CO2
+
44 gr +
2 H2 O
36 gr
16 gr CH4 → 44 gr de CO2
2000 gr CH4
? de CO2
X= 2000 gr CH4 * 64 gr de O2
X= 2000 gr CH4 * 44 gr de CO2
16 gr de CH4
16 gr de CH4
X= 8000 gr de O2
X= 5500 gr de CO2
Reactivo Limitante
En una reacción química, los reactivos pueden estar o no en
la proporción exacta que determinan sus coeficientes
estequiométricos.
Ejemplo: tenemos 10 moles de H2 y 7 moles de O2 para
formar agua.
2H2(g) + O2(g)
2H2O(l)
Reactivo limitante: se consume por completo y limita la cantidad
de producto que se forma En este caso el reactivo limitante es el H
2
Disoluciones:
modos de expresar la
concentración
-Disolvente (mayor cantidad)
Composición de las
disoluciones
- Soluto (menor cantidad)
Pueden ser uno o varios
CONCENTRACIÓN:
es la cantidad de soluto disuelta en un disolvente.
-Molaridad.
-molalidad.
Unidades de
concentración
Químicas
-Fracción molar.
-Porcentaje en peso.
-Gramos por litro.
Físicas
1.Molaridad
Moles x Pm = g
M=
Moles de soluto
Volumen de
disolvente (en litros)
(moles/l)
2.-Molalidad
Moles de soluto
m =
Kilogramo de disolvente
gramos
Densidad =
cm3(ml)
Moles x Pm = g
3.-Fracción molar
4.-Tanto por
ciento en peso
5.-Gramos por
litro
x =
%=
g/l
(moles/Kg)
=
Moles de soluto
Moles totales
Gramos de soluto
100 gramos de disolución
Gramos de soluto
1 litro de disolución
P V = n k1k2k3 T
PV=nR T
LEY DE LOS GASES IDEALES
Ejercicio nº 2 pagina 46
El nitrógeno reacciona con el hidrógeno para producir amoniaco. Los
reactivos y los productos están en estado gaseoso. En un recipiente que
contiene 100 gramos de nitrógeno y 100 gramos de hidrógeno se produce la
reacción química anterior.
a) Indica el reactivo limitante y calcula los gramos de reactivo en exceso.
b) Calcula el volumen de amoniaco que se produce medido a 720 mm de Hg
y 22 ºC.
N2
Masa atómica relativa
3 H2
28 gr + 6 gr
Nitrógeno 14.0067 * 2 = 28 gr
Hidrogeno 1.0079 * 1 = 1 gr
+
2 NH3
34 gr
El reactivo limite
es el N2 ya que
reacciona con
21.43gr de H
A.
Ejercicio nº 2 pagina 46
3 H2
28 gr + 6 gr
N2
B.
28 gr N2 → 6 gr de H2
100 gr N2
2NH3
34 gr
+
? de H2
X= 100 gr N2 * 6 gr de H2
28 gr N2
X= 21.428 gr de H2
28 gr N2
→ 34 gr de NH3
100 gr N2
? de NH3
X= 100 N2 * 34 gr de NH3
28 gr N2
X= 121.43 gr de NH3
Ejercicio nº 2 pagina 46
1 mol de NH3
17 gr de NH3
121.43 gr de NH3
P * V =n*R*T
P= 720 mm Hg * 1 atm = 0.947 atm
760 mm Hg
T= 22°C + 273.15 = 295.15 °K
n (mol) = Masa Soluto (g)
Peso Molecular Soluto
n= 121.43 gr de 2NH3
17 gr NH3
n= 7.143 moles de NH3
R= 0.082 atm * L
mol * °K
V = n*R*T
P
atm * L
V = 7.143 mol *0.082 mol * °K *295.15 °K
0.947 atm
V = 182.55 L
Ejercicio nº 3 pagina 46
El carbonato de calcio se descompone en óxido de calcio y dióxido de
carbono. Partiendo de 8 kg de carbonato de calcio con una riqueza del 60
%, calcula:
a) Los gramos de óxido de calcio producidos.
b) El volumen que ocupa el CO2 desprendido medido a 1´5 atm y a 18 ºC.
Masa atómica relativa
Calcio 40.078 * 1 = 40 gr
Carbono 12.0107 * 1 = 12 gr
Oxigeno 15.9994 * 1 = 16 gr
% en masa = Masa Soluto (g)
Masa de la Disolución (g)
CaCO3
CaO +
CO2
100 gr
56 gr + 44 gr
Masa de soluto = 8 Kg de CaCO3 * 60% CaCO3
100 %
Masa de soluto = 4.8 Kg CaCO3 ------- 4800 gr
Ejercicio nº 3 pagina 46
CaCO3
100 gr
A.
CaO +
CO2
56 gr + 44 gr
B.
100 gr CaCO3 → 56 gr de CaO
4800 gr CaCO3
? gr de CaO
X= 4800 gr CaCO3 * 56 gr de CaO
100 gr CaCO3
X= 2688 gr de CaO
100 gr CaCO3 → 44 gr de CO2
4800 gr CaCO3
? gr de CO2
X= 4800 gr CaCO3 * 44 gr de CO2
100 gr CaCO3
X=2112 gr de CO2
Ejercicio nº 3 pagina 46
1 mol de CO2
44 gr de CO2
P * V =n*R*T
P= 1.5 atm
2112 gr de CO2
T= 18°C + 273.15 = 291.15 °K
n (mol) = Masa Soluto (g)
Peso Molecular Soluto
n= 2112 gr de CO2
44 gr de CO2
n= 48 moles de CO2
R= 0.082 atm * L
mol * °K
V = n*R*T
P
atm * L
V = 48 mol *0.082 mol * °K *291.15 °K
1.5 atm
V = 763.97 L de CO2
Ejercicio nº 4 pagina 46
Se quema etano (C2H6) y se obtienen 2000 litros de dióxido de carbono
medidos en condiciones normales (C.N.). Calcula los gramos de etano que
ardieron.
4 CO2
2 C2H6 + 7 O2
+ 6 H2O
60 gr + 224 gr
176 gr + 108 gr
1 mol de CO2
22.4 L CO2
? moles de CO2
2000 L CO2
* 6 = 6 gr
* 2 = 24 gr
* 2 = 32 gr
X= 1 mol de CO2 * 2000 L CO2
22.4 L CO2
X= 89.28 moles de CO2
1 mol CO2
Ejercicio nº 4 pagina 46
1 mol de CO2
44 gr de CO2
89.28 moles de CO2
n (mol) = Masa Soluto (g)
Peso Molecular Soluto
60 gr de C2H6
? gr de C2H6
m = 89.28 moles de CO2 * 44 gr CO2
m= 3929.2 gr de CO2
176 gr de CO2
3929.2 gr de CO2
X= 60 gr de C2H6 * 3929.2 gr de CO2
176 gr de CO2
X= 1339.4 gr de C2H6