Presentacin de PowerPoint

ESTEQUIOMETRADra. Mercedes Puca QUMICA USILUNIVERSIDAD SAN IGNACIO DE LOYOLAQUMICA GENERAL1EstequiometriaRama de la qumica que se encarga del estudio cuantitativo de los reactivos y productos que participan en una reaccin.EstequiometriaPalabra derivada del griegoStoicheion (elemento)Metron (medida)Es una herramienta indispensable en qumicaAplicaciones: procesos muy diversos a nuestro alrededor y rendimiento en las reacciones qumicas.

4REACCIONES Y ECUACIONES QUMICAS:REACTIVOS(transformacin)formacin de nuevos enlacesreagrupamientoruptura de enlacesN2 + 3H2 2NH3REACTIVOS PRODUCTOSUna ecuacin qumica est ajustada si se conserva el n de tomos en los dos miembros de la ecuacin. Para ajustarla se utilizan los coeficientes estequiomtricosPRODUCTOSUna ecuacin qumica indica de forma simblica los cambios que tienen lugar en una reaccin qumica. Presentan la siguiente forma:En toda reaccin qumica se cumple el principio de conservacin de la masa y el principio de conservacin de las cargas elctricas, para ello, la reaccin qumica debe estar AJUSTADA5Si intervienen iones, deben ajustarse de forma que la carga neta sea la misma en los dos miembrosCu + 2Ag+ Cu2+ + 2Agpermite conocer las sustancias que intervienen en el proceso qumico y la proporcin en la que lo hacenECUACIN QUMICACOEFICIENTES ESTEQUIOMTRICOSFRMULASindican cules han sido los reactivos y qu productos se han formadosealan la proporcin en que las sustancias han participadoC3H8+O2CO2H2O354+6INFORMACIN QUE PROPORCIONAN LOS COEFICIENTES ESTEQUIOMTRICOS.Los coeficientes estequiomtricos indican el nmero de tomos de cada elemento y el nmero de molculas de cada compuesto que intervienen en la reaccin.

+2 molculas de hidrgeno1 molcula de oxgeno2 molculas de agua2H2+O22H2OLos coeficientes estequiomtricos de una ecuacin qumica ajustada informan de la proporcin entre tomos y molculas de reactivos y productos 7INTERPRETACIN MACROSCPICA (relacin en moles)Los coeficientes estequiomtricos informan sobre el nmero de moles de cada elemento y de cada compuesto que intervienen en la reaccin.2 molculas de CO1 molcula de O22 molculas de CO2Los coeficientes estequiomtricos de una ecuacin qumica ajustada informan de la proporcin entre moles de reactivos y productos 2CO+O22CO220 molculas de CO10 molcula de O220 molculas de CO22 6,02 1023 molculas de CO6,02 1023 molculas de O22 6,02 1023 molculas de CO22 moles de CO1 mol de O22 moles de CO2

91 mol de N23 moles de H22 moles de NH3Los coeficientes estequiomtricos de una ecuacin qumica ajustada informan de la proporcin entre gramos de reactivos y productos INTERPRETACIN MACROSCPICA (relacin en masas)A partir de las masas atmicas de los elementos que intervienen en la reaccin, se puede establecer la relacin entre las masas de los reactivos y de los productosN2+3H22NH3Conociendo las masas atmicas (H = 1,01 u y N = 14,01 u), se determinan las masas moleculares: H2 = 2,02 u; N2 = 28,02 u; NH3 = 17,04 u 28,02 g de N23 2,02 = 6,06 g de H22 x 17,04 = 34,08 g de NH310

+Si en la reaccin intervienen gases en c.n. de presin y temperatura, 1 mol de cualquiera de ellos ocupar un volumen de 22,4 litrosLos coeficientes estequiomtricos de una ecuacin qumica ajustada en la que intervienen gases, informan de la proporcin entre volmenes de reactivos y productos 2H2+O22H2OINTERPRETACIN MACROSCPICA (relacin en volmenes)1 mol de O22 moles de H2O2 moles de H222,4 litros de O22 22,4 litros de H2O2 22,4 litros de H2

17Equivalente gramo de un elemento es la cantidad del mismo que se combina o reemplaza a un tomo-gramo de hidrgenoPor ejemplo, en la formacin del hidruro de hierro (III): 2 Fe + 3 H2 2 FeH31 eq de Fe = 1/3 masa atmica de Fe2 55,85 g de Fe6 g de H=1 eq de Fe1 eq de HCLCULOS CON EQUIVALENTES GRAMOMasa atmicavalenciaPara un elemento en general, se cumple que 1 eq = *Para un cido la valencia es el nmero de hidrgenos cidos que posee.*Para una base la valencia es el nmero de OH que posee.*Para un sal la valencia es el resultado de multiplicar los iones que la forman.*En reacciones rdox, la valencia es el nmero de electrones que gana o pierde esa sustancia o ese elemento.18En las reacciones, cualquier pareja de sustancias reaccionan en la proporcin un equivalente a un equivalente e igual proporcin con los productosSi el HClO3 acta como cido: HClO3 ClO3- + H+ 1 eq = Pm/1 Si el HClO3 acta como oxidante: Cl+5 + 6 e- Cl- 1 eq = Pm/6 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O

Equivalente=moles x valencia2.11.21.22.12 eq de NaOH2eq de H2SO42eq de Na2SO42 eq de H2O El agua es a la vez cido y base:H2O =H+ +OH-VALENCIA 1.1=1 Todas las reacciones se producen equivalente a equivalente!192 HCl + Zn ZnCl2 + H2Si existen reactivos con impurezas, es necesario determinar primero las cantidades existentes de sustancia puraEjemplo: Se hacen reaccionar 22,75 g de Zn que contiene un 7,25 % de impurezas con HCl suficiente. Calcula la masa de H2 desprendida. Dato: masa atmica del Zn = 65,38X = 21,1 g de Zn100 g de muestra(100 7,25) g de Zn=22,75 gXREACTIVOS CON IMPUREZASY = 0,645 g de H265,38 g de Zn2 g de H2=21,1 g de ZnYPor cada mol de Zn se obtiene 1 mol de H2202 C2H2 + 5 O2 4 CO2 + 2 H2OEn reacciones sucesivas, el producto de la 1 puede ser el reactivo de la 2, establecindose las sucesivas proporciones estequiomtricas, en las que el resultado de la 1 es dato de la 2Ejemplo: Qu cantidad de CaC2 se gastar en producir el acetileno (C2H2) necesario para obtener por combustin 10 litros de CO2 en condiciones normales?n = 0,44 moles de CO21 mol de CO222,4 litros=n10 litrosCLCULOS EN REACCIONES SUCESIVASLos moles de CO2:Los moles de C2H2:n = 0,22 moles de C2H22 mol de C2H2=n4 mol de CO20,44 mol de CO2La obtencin de CO2CaC2 + 2 H2O C2H2 + Ca(OH)2La obtencin de C2H21 mol de CaC2=X1 mol de C2H20,22 mol de C2H2X = 0,22 moles de CaC221ESTEQUIOMETRA VOLUMTRICA.Ley de las presiones parcialesLey de los volmenes de combinacinLos volmenes de gases que reaccionan entre s, medidos en las mismas condiciones de presin y temperatura, estn en relacin de nmeros enteros sencillosEn una mezcla de gases, cada uno ejerce una presin parcial (pi) igual a la que ejercera si ocupase el slo el volumen total. Adems, la presin parcial de cada gas es directamente proporcional a su fraccin molar (pi = pT ni/nT). La presin total es la suma de las presiones parciales (pT = p1 + p2 + p3 + ) Ley de Gay-LussacLey de AvogadroEn condiciones iguales de presin y temperatura, volmenes iguales de gases diferentes tienen el mismo nmero de molculasEcuacin de los gases idealespV = nRTManteniendo constante la presin, todos los gases se dilatan igual con el aumento de temperatura (V1/T1 = V2/T2 )22Aplicando la ecuacin de los gases perfectos se demuestra la relacin entre presin parcial y fraccin molar.P1 V=n1RTPara uno cualquiera de los gases de la mezclaPtV=ntRTPara la presin total de la mezclaDividiendo uno entre otro queda;

Fraccin molar es

P1=x1PtEjemplo:Una mezcla de 17,6 g de CO2 4,81 g de CH4 y 5,6 g de CO ejerce una presin sobre el recipiente que les contiene de 800mmHg calcula la presin parcial del CH4 en la mezcla

Moles totales=0,4+0,3+0,2=0,9

Pmetano=0,333.800=266,4mmHg23CLCULOS CON REACTIVO LIMITANTE.Generalmente es necesario preparar cantidades determinadas de productos a partir de cantidades de reactivos que no son estequiomtricamente exactas reactivo limitantese consume completamentereactivo en excesoqueda parte sin reaccionarEl reactivo limitante reacciona solamente con la cantidad adecuada de la otra sustancia hasta que se acaba y de la que se encuentra en exceso queda parte sin reaccionarEjemplo: Si reaccionan 7 g de Fe (56 u) con 8 g de S (32 u) para formar FeS cul es el reactivo limitante y cul el excedente?Fe+SFeS1 mol de S1 mol de FeS1 mol de Fe32 g de S88 g de FeS56 g de FeX g de S7 g de Fe7 (g de Fe)56 (g/mol)=X (g de S)32 (g/mol)32 756X == 4 g de Sreactivo limitante:reactivo en exceso:FeS24CONCENTRACIN DE UNA DISOLUCIN.Indica los gramos de soluto en 100 gramos de disolucinRelacin entre la cantidad de soluto y de disolvente contenidos en una disolucinPorcentaje en masa% masa =g solutog disolucinx 100MolaridadIndica los moles de soluto en 1 litro de disolucinM =moles de solutolitros de disolucinMolalidadIndica los moles de soluto en 1 kg de disolventem =moles de solutokg de disolventeNormalidadIndica el n de eq de soluto en 1 litro de disolucinN =eq de solutolitros de disolucinFraccin molarRelaciona los moles de un componente y los moles totalesXi =ninT25CLCULOS CON REACTIVOS EN DISOLUCIN.En estos casos es necesario calcular las cantidades de dichos reactivos disueltosEjemplo: Calcular el volumen de la disolucin 0,1 M de AgNO3 que se necesita para reaccionar exactamente con 100 cm3 de Na2S 0,1 M. (Masas moleculares: AgNO3 = 169,88 u; Na2S = 78 u)2AgNO3+Na2SAg2SLa reaccin ajustada es:+2NaNO30,1 (L) x 0,1 (mol/L) = 0,01 moles de Na2S1 (mol Na2S)2 (mol AgNO3)=x = 0,02 moles de AgNO30.01 (mol Na2S)xLa cantidad de disolucin que hay que tomar para conseguir esos 0,02 moles de AgNO3 es: =0,1 (mol)1 (L)0,02 (mol)yy = 0,2 L = 200 cm3En 100 cm3 de disolucin 0,1 M de Na2S hay: Por cada mol de Na2S que reacciona se necesitan 2 moles de AgNO3: 26RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES QUMICAS.En los procesos qumicos no suele obtenerse el 100% de las cantidades previstas de las sustancias, debido a reacciones simultneas no deseadas, impurezas de los reactivos, escapes en los hornos, etc.rendimiento =masa obtenidamasa tericax 100hay que calcular el RENDIMIENTO de las reacciones qumicasEl rendimiento de las reacciones es un factor fundamental en la industria qumica

RECORDARRECORDAR27

dixidodixido28EjercicioCul ser el rendimiento de una reaccin qumica para la obtencin del amoniaco? Si se emple 3 moles de gas nitrgeno y 5 moles de gas hidrgeno y se obtuvo experimentalmente 34 g de amonaco.

N2 + H2 NH3