Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 1.Estequiometría 1

Transcripción

1 Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 1.Estequiometría 1

2 Contenidos Reacciones químicas y ecuaciones químicas Mezclas y sustancias puras; compuestos y elementos; moléculas y átomos; iones Reacciones químicas; estequiometría; ecuaciones químicas Ajustes de ecuaciones químicas Reacciones sencillas 2

3 Reacciones químicas y ecuaciones químicas

4 Clasificación de la materia hasta el nivel atómico Materia puede separarse por un proceso físico? SÍ NO Mezcla es homogénea? Sustancia puede descomponerse por un proceso químico? SÍ NO SÍ NO Disolución Mezcla heterogénea Compuesto Elemento Disolución de glucosa 0,83 M Leche Sangre (suspensiones) H 2 O (l) C 6 H 12 O 6 (s) H 2 (g) O 2 (g) C (s) 4

5 Clasificación de la materia hasta el nivel atómico Mezcla (Ej. mezcla gaseosa de O 2 y H 2 ) Formada por sustancias (compuestos o elementos) Se pueden separar por procedimientos físicos Su composición -proporción de las sustancias que la componen- puede variar Sus propiedades físicas se relacionan con las de las sustancias que la componen Sustancia (Ej. H 2 O en estado líquido) Formada por moléculas iguales en algunos casos por átomos, p.ej. C, Fe, Au-. Cada molécula está formada por átomos Su composición proporción de los átomos que la componen- es fija Determinada por números enteros (fórmula molecular) Cada sustancia (compuesto o elemento) tiene unas propiedades físicas únicas Independientes de las de sus componentes atomos-. Útiles para su identificación (análisis). 5

6 Reacciones químicas 6

7 Reacciones químicas Dos o más moléculas distintas pueden intercambiar algunos de sus átomos y dar lugar a nuevas moléculas Reacción química Proceso por el que un conjunto de sustancias -reactivos- se transforma en otro conjunto de sustancias productos. Transcurre normalmente con cambios notables de las propiedades físicas cambio de color; formación de precipitado; desprendimiento de gas; desprendimiento o absorción de calor En caso contrario hay que hacer análisis químico para saber si ha tenido lugar una reacción química 7

8 Reacciones químicas y ecuaciones químicas mezcla gaseosa de O 2 y H 2 chispa 1) Reactivos y productos: H 2 O en estado líquido H ( g)+ O ( g) H O( l) Cada molécula de O 2 reacciona con dos moléculas de H 2 2) Conservación de los átomos: 2H ( g)+ O ( g) 2H O( l) coeficientes estequiométricos 8

9 Ecuaciones químicas: estequiometría 2H ( g)+ O ( g) 2H O( l) Interpretación en términos atómico-moleculares (microscópicos) Las moléculas de reactivos reaccionan entre sí, en la proporción indicada por los coeficientes estequiométricos de la izquierda Intercambian átomos -en uno o en varios pasos- y generan los productos La proporción de moléculas de productos generadas a partir de moléculas de reactivos también es la indicada por los coeficientes estequiométricos Sólo se indica el resultado global de la reacción Si la reacción tiene lugar en varios pasos (mecanismo de la reacción), las moléculas que se generan temporalmente para ser consumidos inmediatamente (intermedios de reacción) no se indican 9

10 Ecuaciones químicas: estequiometría 2H ( g)+ O ( g) 2H O( l) Interpretación en términos molares (macroscópicos) Un mol de dos sustancias cualesquiera contiene el mismo número de moléculas de cada sustancia por definición de mol-. N A, el número de Avogadro, 6, x moléculas/mol P.ej., 2,016 g de H 2 y 32,00 g de O 2 tienen el mismo número de moléculas con cuatro cifras significativas (6,022 x moléculas) Las cantidades macroscópicas de reactivos que reaccionan entre sí guardan la misma proporción que los coeficientes estequiométricos, si se expresan en moles Las cantidades macroscópicas de productos que se generan a partir de los reactivos guardan la misma proporción que los coeficientes estequiométricos, si se expresan en moles 10

11 Ecuaciones químicas: estequiometría 2H ( g)+ O ( g) 2H O( l) Con cuántos moles de H 2 reaccionan 2,40 moles de O 2? Cuántos moles de H 2 O producen? 2 mol H 2,40 molo =4,80mol H 2,40molO molO2 2 mol H O =4,80mol H O molO2 11

12 Ecuaciones químicas: estequiometría 2H ( g)+ O ( g) 2H O( l) Con cuántos gramos de H 2 reaccionan 38,4 gramos de O 2? Cuántos gramos de H 2 O producen? [Masas atómicas: H 1,008; O 16,00] 1molO 2mol H 2,016g H 38,4g O =4,84g H ,00g O2 1molO2 1mol H2 1,20 2, 40 1molO 2 mol H O 18,02g H O 38,4g O =43,2g H O ,00g O2 1molO2 1mol H2O 12

13 Ajustes de ecuaciones químicas

14 Ajustes de ecuaciones químicas simples CH 4 + O2 CO 2 + H2O Procedimiento de tanteo Si un elemento aparece en un solo compuesto en cada lado, se ajustan los coeficientes de dichos compuestos los primeros Si un reactivo o producto es un elemento libre, se ajusta en último lugar Los demás coeficientes se van adaptado, por tanteo, al resultado del primer paso Pueden usarse coeficientes fraccionarios; al final pueden convertirse todos en enteros por multiplicación por un factor común 1. C aparece en un solo compuesto en cada lado: 1 CH 4 + O2 1 CO 2 + H2O 2. H aparece en un solo compuesto en cada lado: 1 CH 4 + O2 CO H2O 3. Como consecuencia de 1+2: 1 CH 4 + O2 1 CO H2O 4. O aparece como elemento libre y lo ajustamos al final CH + 2 O CO + 2 H O

15 Ajustes de ecuaciones químicas simples Ejemplo: P: Ca: H: H PO + CaO Ca (PO ) + H O P,Ca,H: O: ya está 2H PO +3 CaO Ca (PO ) + 3 H O

16 Ajustes de ecuaciones químicas simples Ejemplo: Reacción global de combustión metabólica completa de la glucosa C: H: C H O + O CO + H O C,H: O: C H O +6O 6CO +6H O

17 Ejercicios 1.- Escriba la ecuación química equilibrada de los siguientes procesos e identifique cada una de las sustancias que participan, indicando la cantidad de átomos en reactantes y productos de las siguientes reacciones (revise los ejemplos ) a) Fotosíntesis b) Combustión del carbono c) Formación del agua d) Síntesis del amoníaco e) Oxidación del hierro f) Descomposición del agua 2.-La siguiente ecuación no balanceada representa la formación del ácido nítrico: N 2 O 5 + H 2 O HNO 3 a.- Qué cantidad de N 2 O 5 y H 2 O se debe emplear para obtener 4 mol de HNO 3? 17

18 Ejercicios 3.- El metanol (utilizado como anticongelante) se combustiona en el aire, de acuerdo a la siguiente ecuación química : 2CH 3 OH + 3 O 2 2 CO 2 + 4H 2 O Si 320 g de metanol son usados en la combustión, cuál fue la masa de CO 2 producida? y H 2 O 4.- Defina los siguientes conceptos: Estequiometria, reacción química, ecuación química, fórmula química, mol, número de Avogadro,coeficiente estequiométrico, reactante, producto, masa molar. 5.- Calcule la masa molar de las siguientes sustancias químicas: Glucosa, Sacarosa, Ácido sulfúrico, Cloruro de sodio, Dióxido de carbono, Etanol, Bicarbonato de sodio. (Usa sistema periódico) 18

19 Ejercicios 6.- Cuántas moléculas existen en un mol de cada una de las sustancias anteriores? 7.- Cuál es la masa(en gramos) de un mol de moléculas de agua? Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 1.Estequiometría 19