Cálculos en reacción química

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Cálculos en reacción química

. 1. Unidades estequimétricas (macro, micro); 2. Cálculos en reacción química, normas de lectura con porcentaje de pureza y porcentaje de eficiencia, reactivo límite; 3. Fórmula empírica y molecular.

Repasemos

FACTOR EQUIVALENTE GRAMO: E

Este factor lo vamos a usar en cálculos estequiométricos y dada su importancia, recordemos su cálculo, ya que para cada reactivo y producto el valor de E depende de la reacción balanceada, ya que está dado por:

En reacciones redoxE =Nº de e- transferidosCoeficiente estequiométricoEn reacciones no redoxE =“Nº de e- transferidos”Coeficiente estequiométricoEsta manera de calcular el valor de E es propiedad intelectual del autor.

En reacciones no redox tenemos “número de e- transferidos” (entre comillas) porque no hay electrones transferidos realmente, pero aritméticamente, para manejar solo una definición de E ese “número de e-” es el mínimo común múltiplo (MCM) de los coeficientes estequiométricos de la reacción no redox balanceada por tanteo.

Si usted amigo lector conoce otra manera de calcular el valor de E, sin balancear la reacción, pero como una colección de casos particulares no se extrañe de la definición anterior, es para evitar dicha colección y obviar los errores que se originan.

Para estas reacciones sin transferencia de electrones realmente lo que se tiene no es equivalente gramo sino un concepto similar a equivalentes gramo que algunos autores denominan “seudo equivalente gramo”

Mapa conceptual que resume balanceo de reacciones y cálculo del factor equivalente gramo, E:

CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

Introducción: Para solucionar problemas como: ¿en 6 g de una sustancia de densidad 1.5 g/mL cuantos mL hay? Clásicamente se trabaja así:

¿Cuál es la fórmula de densidad? (memoria)d =mV

Tengo que “despejar” el volumen:

V =malgunos dicen V =dAquí hay un alto porcentaje de bachilleres.dmSigamos con los que “no son zurdos” despejando:

Hagamos la sustitución:

V =6 g1.5 gmLHagamos la ley de la oreja (algunos hasta la dibujan):

V =6 g11.5gmlDe donde:

V =6 g mL1x1.5 gPor lo tanto: V = 4mL, los que son hábiles, otros necesitan otro paso.

Realmente lo que tenemos aquí es una simple transformación de unidades: tengo 6 g, quiero mL y además poseemos un factor para pasar de g a mL que es la densidad. La transformación es:

6 g x? mL( si los quiero?? g( no los quieroBuscaremos ese factor que relacione mL y g, que para el caso es:1.5 gmLPor lo tanto, usándolo como lo necesitamos, queda:6g x1 mL= V mL(V = 4 mL1.5 gProceso más rápido, eficiente y seguro, donde usted ve que está haciendo y para qué lo está haciendo, evitando el manejo de la memoria y manipuleo algebraico.

Por lo visto, los cálculos estequiométricos son simples transformaciones de unidades usando factores unitarios, que, para poderlos empatar, se deben construir los factores requeridos para cada caso particular.

Finalmente, queda una cadena continua de transformaciones de unidades desde un que tengo hasta un que quiero. Para asegurarnos que esta cadena no se rompa, toda unidad debe figurar dos veces. A veces ocurre que dos unidades figuran solo una vez, lo cual es una voz de alerta para que usted construya el factor que las relacione.

Lenguaje técnico

Dato: Puede ser dado o pedido y es un número con una unidad de medida (es una variable extensiva) y puede ser w g, V mL, n moles.

Pista: Es un número sin unidades (es una variable intensiva), pero su nombre, casi siempre, indica los datos o unidades correlacionadas para transformarla en factor.

Factor: Es un número con unidades en el numerador y otras unidades en el denominador, es decir una correlación o equivalencia o conversión de unidades.

( con unas unidades Otra unidadDos observaciones:

Un factor es una pista con unidades. El factor se conoce como variable intensiva es decir, su valor no depende de la cantidad tomada de sustancia, y no es aditivo, es decir, no se puede sumar.

Un dato se conoce como variable extensiva, es decir, su valor depende de la cantidad tomada de sustancia y si es aditiva, es decir, si se puede sumar.

Método de trabajo:

Podemos ver que siempre es posible tener una ecuación que nos permite calcular el valor de una incógnita, ella puede ser un dato pedido o si ambos datos son dados, la incógnita es una pista que interviene en uno de los factores de transformación de unidades.

Casos generales para la fabricación y uso de factores.

1.Cálculos en una sustancia: (macro – micro)

En química existen tres magnitudes fundamentales: elemento (tabla periódica), compuesto (nomenclatura) y masa (que los químicos llamamos peso).

Dependiendo de la cantidad que se quiera medir existen unidades adecuadas: mundo macro (lo medido en el laboratorio) y mundo micro (lo que quisiéramos ver, pero es tan pequeño que ni en sueños; es el mundo de las partículas aisladas). Dichas unidades de medida se llaman estequiométricas y son:

MUNDO MACRO: Átomo gramo (at-gr), para elemento; mol gramo (mol), para compuesto; y gramo (g), para la masa de ambos.

MUNDO MICRO: Átomo (at), para elemento; Molécula (molec), para compuesto y unidad de masa atómica (uma) para la masa de ambos.

Lo anterior lo podemos resumir en el siguiente cuadro:

Unidades macroMagnitudes químicasUnidades microgmasaUmaAt-grElementoAtmolcompuestoMolec.Dichas unidades de medida Estequiométrica se pueden correlacionar horizontalmente, y con un pasaporte o factor, para cambiar de mundo, así:

6.02 x 1023 unidades micro1 unidad macroDonde 6.02 x 1023 es el número de Avogadro (No).

En particularEn la fila o renglón MASA, el pasaporte queda: 6.02 x 1023 uma1 gEn la fila o renglón ELEMENTO, el pasaporte queda6.02 x 1023 at1 at-grEn la fila o reglón COMPUESTO, el pasaporte queda: 6.02 x 1023 molec1 molPero, cuando hablamos de masa, surge la pregunta: ¿la masa de qué? ¿la del elemento? ¿la del compuesto? La respuesta es que en el sistema de unidades estequiométricas, podemos hacer una correlación vertical entre el elemento y su masa, que llamaremos peso atómico (Pa), o entre el compuesto y su masa, que llamaremos peso molecular (Mw), por su nombre en inglés.

Además, un compuesto está formado

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