Estequiometria

ESTEQUIOMETRIA

La estequiometria es una herramienta indispensable en la química.

Estequiometria es el término utilizado para referirse a todos los aspectos cuantitativos de la composición y de las reacciones químicas.

Para entender la estequiometria hay que tener claridad conceptual de los siguientes términos:

• Elementos

• Átomos

• Símbolos

• Fórmulas

• Moléculas

• Compuestos

• Reacciones Químicas (cambios químicos)

• Ecuaciones Químicas

ELEMENTO: Es una sustancia compuesta por átomos de una sola clase; todos los átomos poseen el mismo número atómico Z.

SÍMBOLO: Representación gráfica de un elemento. El símbolo de un elemento representa no solamente su nombre, sino también un átomo o un número prefijado (“MOL”) de átomos de ese elemento.

FÓRMULA: Representación gráfica de un compuesto. La fórmula de una sustancia indica su composición química.

ECUACIÓN QUÍMICA: Representación gráfica de un cambio químico. Una reacción química siempre supone la transformación de una o más sustancias en otra u otras, es decir, hay un reagrupamiento de átomos o iones, y se forman otras sustancias.

ÁTOMOS: son demasiado pequeños para observarse o pesarse por separados. En la práctica hay un gran número de átomos y es deseable contar con alguna unidad que represente un número particular de ellos. Así pues, utilizamos una unidad denominada MOL,

El Mol

Un mol se define como la cantidad de materia que tiene tantos objetos como el número de átomos que hay en exactamente 12 gramos de 12C.

Se ha demostrado que este número es: 6,0221367 x 1023

Se abrevia como 6.02 x 1023, y se conoce como número de Avogadro.

Para cualquier ELEMENTO: 1 MOL = 6.022 X 10 ÁTOMOS = MASA ATÓMICA (gramos) Ejemplos:

Moles Átomos Gramos

(Masa atómica)

1 mol de S 6.022 x 10 átomos de S 32.06 g de S

1 mol de Cu 6.022 x 10 átomos de Cu 63.55 g de Cu

1 mol de N 6.022 x 10 átomos de N 14.01 g de N

1 mol de Hg 6.022 x 10 átomos de Hg 200.59 g de Hg

2 moles de K 1.2044 x 10 átomos de K 78.20 g de K

0.5 moles de P 3.0110 x 10 átomos de P 15.485 g de P

¿Cuántas moles de hierro representan 25.0 g de hierro (Fe)?

Necesitamos convertir gramos de Fe a moles de Fe. Buscamos la masa atómica del Fe y vemos que es 55.85 g . Utilizamos el factor de conversión apropiado para obtener moles.

25.0 g Fe ( 1mol

55.85 g ) = 0.448 moles Fe

El cianuro de hidrógeno, HCN, es un líquido incoloro, volátil, con el olor de ciertos huesos de frutas (por ejemplo los huesos del durazno y cereza). El compuesto es sumamente venenoso. ¿Cuántas moléculas hay en 56 mg de HCN, la dosis tóxica promedio? Resp: 1.25 x 1021 moléculas de HCN

¿Cuántos gramos de metano, CH4 hay en 1.20 x 10-4 moléculas? Resp: 3.19 x 10-27 g

MASA MOLAR DE LOS COMPUESTOS

Un mol de un compuesto contiene el número de Avogadro de unidades fórmula (moléculas o iones) del mismo. Los términos peso molecular, masa molecular, peso fórmula y masa fórmula se han usado para referirse a la masa de 1 mol de un compuesto. El término de masa molar es más amplio pues se puede aplicar para todo tipo de compuestos. A partir de la fórmula de un compuesto, podemos determinar la masa molar sumando las masas atómicas de todos los átomos de la fórmula. Si hay más de un átomo de cualquier elemento, su masa debe sumarse tantas veces como aparezca.

Calcule la masa molar de los siguientes compuestos.

Cu3(PO4)2 (sulfato de cobre II)

Cu 3 x 63.55 = 190.65

P 2 x 30.97 = 61.04

O 8 x 16 = 128

379.69 g

REACCIONES QUÍMICAS

INTRODUCCIÓN

La ecuación química balanceada es una ecuación algebraica con todos los reaccionantes en el primer miembro y todos los productos en el segundo miembro por esta razón el signo igual algunas veces se remplaza por un flecha que muestra el sentido hacia la derecha de la ecuación, si tiene lugar también la reacción inversa, se utiliza la doble flecha de las ecuaciones en equilibrio.

REACCIÓN QUÍMICA Y ECUACIONES QUÍMICAS

Una Reacción química es un proceso en el cual una sustancia (o sustancias) desaparece para formar una o más sustancias nuevas.

Las ecuaciones químicas son el modo de representar a las reacciones químicas.

Por ejemplo el hidrógeno gas (H2) puede reaccionar con oxígeno gas (O2) para dar agua (H20). La ecuación química para esta reacción se escribe: 2H2 + O2  2H2O

El "+" se lee como "reacciona con"

La flecha significa "produce".

Las fórmulas químicas a la izquierda de la flecha representan las sustancias de partida denominadas reactivas.

A la derecha de la flecha están las formulas químicas de las sustancias producidas denominadas productos.

Los números al lado de las formulas son los coeficientes (el coeficiente 1 se omite).

CARACTERÍSTICAS DE LA ECUACIÓN:

1. Indica el estado físico de los reactivos y productos ((l) liquido, (s) sólido, (g) gaseoso y (ac) acuoso (en solución) )

2. Deben indicarse los catalizadores sustancias que aceleran o disminuyen la velocidad de la reacción y que no son consumidos van encima o debajo de la flecha que separa reactantes y productos.

EJEMPLO:

6CO2 + 6H2O →

luz solar C6H12O6 + 6O2

3. Deben indicarse el desprendimiento o absorción de energía

4. La ecuación debe estar balanceada, es decir el número de átomos que entran debe ser igual a los que salen

EJEMPLO:

2H(g) + O2(g) → 2H2O (l) + 136 kcal

5. Si hay una delta sobre la flecha indica que se suministra calor a la reacción;

EJEMPLO:

KClO3 KCl + O2

BALANCEO DE ECUACIONES

Balancear una ecuación es realmente un procedimiento de ensayo y error, que se fundamenta en la búsqueda de diferentes coeficientes numéricos que hagan que el numero de cada tipo de átomos presentes en la reacción química sea el mismo tanto en reactantes como en productos

Hay varios métodos para equilibrar ecuaciones

MÉTODO DEL TANTEO O INSPECCIÓN

Este método es utilizado para ecuaciones sencillas y consiste en colocar coeficientes a la izquierda de cada sustancia, hasta tener igual número de átomos tanto en reactantes como en productos.

EJEMPLO:

N2 + H2 → NH3

En esta ecuación hay dos átomos de nitrógeno en los reactantes, por tanto se debe colocar coeficiente 2 al NH3, para que en los productos quede el mismo número de átomos de dicho elemento.

N2 + H2 → 2NH3

Al colocar este coeficiente tenemos en el producto seis átomos de hidrógeno; para balancearlos hay que colocar un coeficiente 3 al H2 reactante :

N2 + H2 → 2NH3

La ecuación ha quedado equilibrada. El número de átomos de cada elemento es el mismo en reactivos y productos.

ESTEQUIOMETRÍA DE LA REACCIÓN QUÍMICA

Ahora estudiaremos la estequiometria, es decir la medición de los elementos).

Las transformaciones que ocurren en una reacción química se rigen por la Ley de la conservación de la masa: Los átomos no se crean ni se destruyen durante una reacción química.

Entonces, el mismo conjunto de átomos está presente antes, durante y después de la reacción. Los cambios que ocurren en una reacción química simplemente consisten en una reordenación de los átomos.

Por lo tanto una ecuación química ha de tener el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados de la flecha. Se dice entonces que la ecuación está balanceada.

2H2 + O2 2H2O

Reactivos Productos

4H y 2O = 4H + 2O

Pasos que son necesarios para escribir una reacción ajustada:

1) Se determina cuales son los reactivos y los productos.

2) Se escribe una ecuación no ajustada usando las fórmulas de los reactivos y de los productos.

3) Se ajusta la reacción determinando los coeficientes que nos dan números iguales de cada tipo de átomo en cada lado de la flecha de reacción, generalmente números enteros.

Ejemplo 1:

Consideremos la reacción de combustión del metano gaseoso (CH4) en aire.

Paso 1: Sabemos que en esta reacción se consume (O2) y produce agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2).

Luego: los reactivos son CH4 y O2, y los productos son H2O y CO2

Paso 2: La ecuación química sin ajustar será: CH4 + O2  H20 +CO2

Paso 3: Ahora contamos los átomos de cada reactivo y de cada producto y los sumamos:

REACTIVOS PRODUCTOS

CH4 + O2  H20 + CO2

Átomos de C: 1 = Átomos de C: 1

Átomos de H: 4 ≠ Átomos de H: 2

Átomos de O: 2 ≠ Átomos de O: 3

CH4 + O2  2H20 + CO2

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