Las sustancias reaccionan entre sí. REACCIÓN QUÍMICA: proceso en el cual una o varias sustancias cambian para formar sustancias nuevas

Transcripción

1 Las sustancias reaccionan entre sí. REACCIÓN QUÍMICA: proceso en el cual una o varias sustancias cambian para formar sustancias nuevas LEY DE LAVOISIER: Los átomos no se crean ni se destruyen durante cualquier reacción química. Los cambios que ocurren durante la reacción solo modifican el arreglo de átomos, pero no su cantidad. LA REACCION QUIMICA SE REPRESENTA POR MEDIO DE LA ECUACIÓN QUÍMICA

2 Ecuación química Representación que indica los cambios que ocurren durante la reacción química. REACTIVOS PRODUCTOS Fe 2 O C N H atm 2 NH 3 COEFICIENTES Ley de la conservación de la masa. 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.

3 Ecuación química Estado de los reactivos y productos: indica el estado físico. N 2 (g) + 3 H 2 (g) Fe 2 O C 500 atm 2 NH 3 (g) Se utilizan los símbolos (g) para gas (l) liquido (s) solido (ac) soluciones acuosas (agua)

4 Balancear ecuaciones químicas 1. Determinar reactivos y productos 2. Escribir la ecuación química reactivos productos 3. Balancear la ecuación (método de prueba y error) Probar diferentes coeficientes para que el número de átomos de cada elemento sea igual en ambos lados de la ecuación. (No se pueden modificar los subíndices de las fórmulas). Empezar con los elementos que aparecen una sola vez en cada lado de la ecuación con igual número de átomos. Luego buscar los elementos que aparecen sólo una vez en cada lado de la ecuación, pero con diferente número de átomos. Por último se balancean los elementos que aparecen en dos o más fórmulas del mismo lado de la ecuación. 4. Verificar la ecuación igualada: mismo número total de átomos de cada tipo en ambos lados de la flecha de la ecuación.

5 Ejemplo Consideremos la combustión del gas butano (C 4 H 10 ) en el aire. Esta reacción consume oxígeno (O 2 ) y produce agua (H 2 O) y dióxido de carbono (CO 2 ). 1. Escribir reactivos y productos 2. Equilibrar átomos de C 3. Equilibrar átomos de H 4. Equilibrar átomos de O 5. Verificar Resolver el problema 30

6 Ecuación química 2 C 2 H O 2 4 CO H 2 O Los coeficientes estequiométricos enteros indican la proporción en MOLES o en moléculas que existe entre las sustancias intervinientes en la reacción. C 2 H 6 + 7/2 O 2 2 CO H 2 O Los coeficientes estequiométricos fraccionarios indican la proporción en MOLES que existe entre las sustancias intervinientes en la reacción.

7 Información cualitativa y cuantitativa de la ecuación química 2 C 2 H O 2 4 CO H 2 O Macroscópica 2 moles 7 moles 4 moles 6 moles 2 x 30 g 7 x 32 g 4 x 44 g 6 x18 g 6.023x x N A molec. 7 x N A molec. 4 x N A molec. 6 x N A molec. Microscópica 2 moléc. 7 moléc. 4 moléc. 6 moléc. 2x 30 uma 7x 32 uma 4x 44 uma 6x 18 uma

8 Estequiometría Estudio cuantitativo de reactivos y productos en una reacción química Ejemplo Escribir la ecuación química correspondiente a la reacción de hidróxido de sodio con ácido sulfúrico para dar sulfato de sodio. Cuántos moles de ácido reaccionan con 30.0 g de hidróxido? Cuántas moléculas de la sal se obtienen?

9 Reglas para realizar cálculos estequiométricos 1.Identificar reactivos y productos 2.Escribir la ecuación química 3.Balancear la ecuación química 4.Realizar el calculo

10 Exceso y defecto, reactivo limitante Cuando uno de los reactivos se ha consumido totalmente la reacción química se detiene REACTIVO LIMITANTE reactivo que se ha consumido en su totalidad REACTIVOS EN EXCESO reactivos presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad del reactivo limitante Cálculos estequiométricos REACTIVO LIMITANTE

11 Ejemplo 20 g de ácido clorhídrico se vierten sobre 30 g de hidróxido de calcio. a) Cuántos moles de cloruro de calcio se formarán? b) Cuántos gramos del reactivo en exceso quedan sin reaccionar?

12 Reglas para realizar cálculos estequiométricos 1.Identificar reactivos y productos 2.Escribir la ecuación química 3.Balancear la ecuación química 4.Identificar reactivo limitante 5.Realizar el calculo

13 PUREZA La mayor parte de las sustancias que se emplean en el laboratorio (reactivos) no son 100% puras, poseen una cantidad determinada de otras sustancias no deseadas llamadas impurezas. Ejemplo 1: Consideremos una muestra de NaCl 99,4%. Calcule la masa de NaCl y la de impurezas presentes en 10 g.

14 Ejemplo 2: Se hacen reaccionar 30g de hidróxido férrico comercial (90% de pureza) con 100g de ácido sulfúrico comercial (80% de pureza). Calcular los gramos de sal obtenidos.

15 Reglas para realizar cálculos estequiométricos 1.Identificar reactivos y productos 2.Escribir la ecuación química 3.Balancear la ecuación química 4.Calcular la cantidad de reactivos puros utilizando la pureza 5.Identificar reactivo limitante 6.Realizar el calculo

16 RENDIMIENTO Cantidad teórica La máxima cantidad de producto que se obtiene si reacciona todo el reactivo limitante > Cantidad real La cantidad de producto que se obtiene realmente en una reacción Difícil recuperación del producto Reacciones secundarias

17 RENDIMIENTO cantidad obtenida Rendimiento % = x 100 cantidad esperada En masa Rendimiento % = masa obtenida masa esperada x 100 En moles moles obtenidos Rendimiento % = x 100 moles esperados

18 Ejemplo: En una prueba del motor de un automovil para controlar la combustión de 1.00 l ( = 702 g) de octano (C 8 H 18 ) bajo determinadas condiciones, se producen 1.84 kg de dióxido de carbono. Cuál es el rendimiento porcentual de dióxido de carbono?

19 Reglas para realizar cálculos estequiométricos 1.Identificar reactivos y productos 2.Escribir la ecuación química 3.Balancear la ecuación química 4.Calcular la cantidad de reactivos puros utilizando la pureza 5.Identificar reactivo limitante 6.Realizar el calculo teniendo en cuenta el rendimiento de la reacción.

20 EQUIVALENTE QUÍMICO Y PESO EQUIVALENTE Peso Equivalente (Peq): Cantidad química que se define según las características de la sustancia involucrada (acido, base, sal) y la reacción química en la cual participa. Según sea la sustancia: Peq ÁCIDO = PM / n H + liberados por molécula Peq HIDRÓXIDO = PM / n OH - liberados por molécula Peq SAL = PM / n cargas (+/-) por molécula Peq = PM / n : un mol tiene n equivalentes químicos

21 EQUIVALENTE QUÍMICO Y PESO EQUIVALENTE Peq ÁCIDO = PM / n H + liberados por molécula Ejemplo: H 2 SO 4 SO H + Peq (H 2 SO 4 ) = PM / 2 = 98 / 2 = 49 g 1 mol H 2 SO 4 = 2 eq Peq HIDRÓXIDO = PM / n OH - liberados por molécula Ejemplo: Al(OH) 3 Al OH - Peq (Al(OH) 3 ) = PM / 3 = 78 / 3 = 26 g 1 mol Al(OH) 3 = 3 eq Peq SAL = PM / n cargas (+/-) por molécula Ejemplo: Al 2 (SO 4 ) 3 3 SO Al 3+ Peq (Al 2 (SO 4 ) 3 ) = PM / 6 = 342 / 6 = 57 g 1 mol (Al 2 (SO 4 ) 3 )= 6 eq

22 EQUIVALENTE QUÍMICO Y PESO EQUIVALENTE Equivalente químico: cantidad de una sustancia que contiene el peso equivalente de la misma. 1 Molec-g (1 mol) MMR g 1 Eq-g Peq g

23 Toda reacción química ocurre Equivalente a Equivalente a moles de A + b moles de B c moles de C 1 Eq de A + 1 Eq de B 1 eq de C

24 Ejemplo: Calcular cuántos equivalentes hay en 150 g de ácido sulfúrico. Cuántos gramos de hidróxido de sodio se necesitan para que reaccione todo el ácido? 2 Al(OH) H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) H 2 O