Introducción a la Estequiometría

1. Introducción a la Estequiometría

Sugerencia: Para estudiar con éxito esta unidad, es necesario que domine los contenidos de Reacciones Químicas del curso “Fundamentos de Química”, por lo que es muy recomendable que lo repase.

Método de relación molar

La ESTEQUIOMETRÍA. Es la parte de la química que estudia las relacionescuantitativasentre las sustancias que intervienen en una reacción química (reactivos y productos).

Estas relaciones pueden ser:

mol-mol

mol-gramos

gramos-gramos

mol-volumen

volumen-gramos

volumen-volumen

Las relaciones pueden ser: entre reactivos y productos, sólo entre reactivos o sólo entre productos.

Cualquier cálculo estequiométrico que se lleve a cabo, debe hacerse en base a una ecuación químia balanceada, para asegurar que el resultado sea correcto.

La parte central de un problema estequiométrico es el FACTOR MOLAR cuya fórmula es:

Los datos para calcular el factor molar se obtienen de los COEFICIENTES EN LA ECUACIÓN BALANCEADA.

La sustancia deseada es la que se presenta como la incógnita y que puede ser en moles, gramos o litros; la sustancia de partida se presenta como datoy puede ser en: moles, gramos o litros.

Para diferenciar el factor molar de los factores de conversión, se utilizan [corchetes] para indicar el factor molar y (paréntesis) para los factores de conversión.

2.1 Cálculos mol-mol.

En este tipo de relación la sustancia de partida está expresada en moles, y la sustancia deseada se pide en moles.

En los cálculos estequiométricos los resultados se reportan redondeándolos a dos decimales. Igualmente, las masas atómicas de los elementos, deben utilizarse redondeadas a dos decimales.

Recordando: Para redondear con dos decimales, usamos como base el tercer decimal. Si este es mayor o igual a 5, aumentamos una unidad al segundo decimal; si es menor o igual a 4 se conservara lacifra del segundo decimal.

Ejemplos:

Número Valor redondeado a dos decimales

15.28645 15.29

3.1247865 3.12

20.0054 20.01

155.49722 155.50

Ejemplos:

Para la siguiente ecuación balanceada::

Calcule:

a) ¿Cuántas mol de aluminio (Al) son necesarios para producir 5.27 mol de Al2O3?

PASO 1

Balancear la ecuación

Revisando la ecuación nos aseguramos de que realmente está bien balanceada. Podemos representar en la ecuación balanceada el dato y la incógnita del ejercicio.

PASO 2

Identificar la sustancia deseada y la de partida.

Sustancia deseada

El texto del ejercicio indica que debemos calcular las moles de aluminio, por lo tanto esta es la sustancia deseada. Se pone la fórmula y entre paréntesis la unidad solicitada, que en este caso son moles.

Sustancia deseada: Al (mol)

Sustancia de partida:

El dato proporcionado es 5.27 mol de óxido de aluminio (Al2O3) por lo tanto, esta es la sustancia de partida. Se anota la fórmula y entre paréntesis el dato.

Sustancia de partida: Al2O3 (5.27 mol)

PASO 3

Aplicar el factor molar

Las moles de la sustancia deseada y la de partida los obtenemos de la ecuación balanceada.

Se simplifica mol de Al2O3 y la operación que se realiza es

Señale claramente el resultado final. La respuesta es:10.54 mol de Al

b) ¿Cuántas moles de oxígeno (O2) reaccionan con 3.97 moles de Al?

PASO 1: La ecuación está balanceada

PASO 2:

Sustancia deseada: O2 (mol)

Sustancia de partida: Al (3.97 mol)

PASO 3:

Aplicar el factor molar

Recordamos la ecuación que estamos utilizando:

Simplificamos mol de Al y resolviendo la operación

2.9775, redondeando a dos decimales, la respuesta es 2.98 mol de O2.

2.2 Cálculos mol-gramo

En este tipo de cálculos se involucran los gramos en la sustancia deseada o en la de partida, y la otra sustancia se expresa en moles.

2.3 Cálculos gramo-gramo

En estos ejercicios tanto la sustancia deseada como la de partida se expresan en gramos.

Ejemplos que involucran gramos:

1. Para la ecuación mostrada calcule:

a) Mol de Mg(OH)2 (hidróxido de magnesio) que se producen a partir de 125 g de agua.

b) Gramos de Mg3N2 (nitruro de magnesio) necesarios para obtener 7.11 mol deNH3 (amoniaco).

En el Mg3N2 (nitruro de magnesio) el coeficiente es 1, por lo que no debe escribirse.

a) Moles de Mg(OH)2 (hidróxido de magnesio) que se producen a partir de 125 g de agua.

PASO 1

Revisar que la ecuación esta correctamente balanceada.

PASO 2

Sustancia deseada: Mg(OH)2 (hidróxido de magnesio ) en MOL

Sustancia de partida: H2O (agua) 125 g

PASO 3

La sustancia de partida, agua, está expresada en gramos y no en moles, por lo tanto, no se puede aplicar directamente el factor molar. Es necesario realizar una conversión a moles. Para efectuarlo debemos calcular la masa molecular del agua.

Recordando: Para obtener la masa molecular, multiplicamos el número de átomos de cada elemento por su masa atómica y las sumamos.

H2O

H 2 x 1.01 =2.02

O 1 x 16 = 16+

18.02 g

Para convertir a moles:

Ahora como ya tenemos el dato de la sustancia de partida en moles, podemos aplicar el factor molar. Recuerde que los datos del factor molar se obtienen de la ecuación balanceada.

PASO 4

Cancelamos moles de H2O y obtenemos moles de Mg(OH)2, que son las unidades de la sustancia deseada, y la respuesta es: 3.47 mol Mg(OH)2 .

b) Gramos de Mg3N2 (nitruro de magnesio) necesarios para obtener 7.11 moles deNH3 (amoniaco).

Como este el segundo inciso, empezamos en el paso 2.

PASO 2

Sustancia deseada: Mg3N2 (nitruro de magnesio) gramos

Sustancia de partida: NH3 (amoniaco). 7.11 mol

PASO 3

Aplicamos directamente el factor molar porque el dato de la sustancia de partida está en moles:

PASO 4

Con el factor molar calculamos la sustancia deseada en mol, pero las unidades de la sustancia deseada son gramos de Mg3N2 por lo que debemos introducir un factor de conversión de mol-gramos. Primero calculamos la masa molecular del Mg3N2.

Mg3N2

Mg 3 x 24.31 =72.93

N 2 x 14.01 =28.02 +

100.05g

Factor de conversión:

De esta forma obtenemos el resultado que es:356.18 g Mg3N2

2. De acuerdo con

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