CALCULOS ESTEQUIOMETRICOS

Fidel Martínez Villa

Grupo 1AM5

CALCULOS ESTEQUIOMETRICOS

La fabricación de productos químicos es uno de los esfuerzos industriales más grandes del mundo. Las industrias químicas son la base de cualquier sociedad industrial. Dependemos de ellas respecto a productos que utilizamos a diario como gasolina y lubricantes de la industria del petróleo; alimentos y medicinas de la industria alimentaria; telas y ropa de las industrias textiles. Estas son sólo unos cuantos ejemplos pero casi todo lo que compramos diariamente se fabrica mediante algún proceso químico o al menos incluye el uso de productos químicos.

Por razones económicas los procesos químicos y la producción de sustancias químicas deben realizarse con el menor desperdicio posible, lo que se conoce como "optimización de procesos". Cuando se tiene una reacción química, el Químico se interesa en la cantidad de producto que puede formarse a partir de cantidades establecidas de reactivos. Esto también es importante en la mayoría de las aplicaciones de las reacciones, tanto en la investigación como en la industria.

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.

PORCIENTO MASA/MASA (% M/M )

Expresa los gramos de soluto por cada 100 gramos de disolución

% m/m = masa de soluto (g) / masa de disolución (100g disolución)* 100

Ejemplo:

Calcula la concentración porcentual masa/masa de una disolución que se preparó disolviendo 5 g de cloruro de sodio en 50 g de agua.

% m/m = [5g/(5 g + 50g) = 5g/55g]*100= 9.09% NaCl

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.

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 152 g 63.5 g

CuSO4 + Fe ® Fe SO4 + Cu

Real 250 g X

Se establece la condición 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 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.

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).

PUREZA DE LAS SUSTANCIAS.

La mayor parte de las sustancias que se emplean en el laboratorio no son 100% puras, poseen una cantidad determinada de otras sustancias no deseadas llamadas impurezas. Es importante disponer de esta información antes de usar cualquier sustancia química para llevar a cabo una dada reacción.

Por ejemplo, si poseemos NaCl 99,4%, sabemos que las impurezas están representando el 0,6% de la masa total, es decir de 100 g de muestra 99,4 g corresponden a NaCl y 0,6 g a impurezas.

Veamos un ejemplo que nos ayudará a la comprensión del concepto de pureza:

Consideremos la muestra de NaCl 99,4%. Calcule la masa de NaCl y la de

impurezas presentes en 10 g.

100 g NaCl impuro ----------- 99,4 g de NaCl puro

10 g NaCl impuro -----------x = 9,94 g de NaCl puro

10 – 9,94 = 0,06 g de impurezas

AGENTE OXIDANTE Y REDUCTOR.

AGENTE OXIDANTE

Es la especie química que un proceso redox acepta electrones y, por tanto, se

reduce en dicho proceso. Por ejemplo, cuando se hacen reaccionar cloro

elemental con calcio:

Ca0 + Cl2 (0)-----> CaCl2

El cloro es el agente oxidante puesto que, gana electrones y su carga o número de

oxidación pasa de 0 a 1–. Esto se puede escribir

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