Estequiometria estequio metría

Transcripción

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2 La estequiometria es el concepto usado para designar a la parte de la química que estudia las relaciones cuantitativas de las sustancias y sus reacciones. En su origen etimológico, se compone de dos raíces, estequio que se refiere a las partes o elementos de los compuestos y metría, que dice sobre la medida de las masas.

3 Reacción balanceada: Mg + O 2 = MgO 2 Mg + O 2 = 2 MgO 2 átomos gramo (ATG) de Magnesio reaccionan con un mol de Oxígeno y producen 2 moles de Oxído de magnesio. 2Mg + O 2 2 MgO 49 g + 32 g = 81 g Lo que demuestra la ley de Lavoisiere " la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma ", cuando reaccionan 49g más 32g y se producen 81 g.

4 PESO ATÓMICO (PA) Es el Peso de un átomo expresado en uma (unidad de masa atómica), que corresponde a una unidad relativa establecida en función del isótopo de carbono 12. En la tabla periódica se encuentra el peso atómico de todos los átomos (masa atómica). Debemos recordar que el peso atómico de un átomo es el promedio de todos sus isótopos con respecto al % de abundancia, pero para fines prácticos redondeamos su valor a la fracción media o al entero más cercano.

5 PESO MOLECULAR: Es la suma de los pesos atómicos (PA) de todos los átomos de una molécula (expresada en uma). ATOMO GRAMO (ATG) Es el peso atómico de cualquier elemento expresado en gramos. Peso Atómico Fe = 56 uma 1 ATG Fe = 56 g Si se conoce la equivalencia de PA-ATG de cualquier átomo, se pueden hacer conversiones entre ellos cuántos ATG equivalen a 130 g de Fe? Fe 1 ATG g X g X = (130)(1)/56 = 2.3 ATG

6 MOL Es el peso molecular expresado en gramos. Por ejemplo: Peso Molecular del CaCO 3 = 100 uma 1 mol de CaCO 3 = 100 g De esta manera se puede hacer una conversión entre moles y gramos. Convertir 0.75 mol a gramos: CaCO 3 1 mol g 0.75mol X X = (0.75 )(100)/1 = 75 g

7 Ejercicios: 1.- Cuántos ATG se encuentran contenidos en 54 g de Al? ATG de Pb a cuántos g equivalen? 3.- Cuántos moles se encuentran contenidos en 120 g de H 2 O?

8 Átomos Gramo (ATG): Cuántos ATG se encuentran contenidos en 54 g de Al? 1 ATG de Al g X = (1) (54) / 27 X = 2 ATG X g 4.5 ATG de Pb a cuántos g equivalen? 1 ATG de Pb g X = (4.5) (207) / 1 X = g 4.5 ATG ---- X

9 MOLES Cuántos moles se encuentran contenidos en 120 g de H 2 O? 1 mol de H 2 O g X = (1) (120) / 18 X = 6.6 moles X g 0.6 moles, de NaNO 2 a cuántos g equivalen? 1 mol de NaNO g X = (0.6) (69) / 1 X = 41.4 g 0.6 moles ---- X

10 Ejercicios: 4.- Cuántos átomos están contenidas en 15 ATG de Cobre? 5.- Cuántos átomos están contenidos en 230 g de Niquel? 6.- Cuántas moléculas están contenidas en 0.25 moles de CO 2? 7.- Cuántas moléculas están contenidas en 10 g de HCl?

11 No. DE ATOMOS Y No. DE MOLÉCULAS: 1 ATG de cualquier elemento contiene X átomos y 1 mol de cualquier compuesto tiene X moléculas. El número X es conocido como número de Avogadro (N).

12 No. DE ATOMOS Y No. DE MOLÉCULAS. Cuántos átomos están contenidas en 15 ATG de Cobre? 1 ATG de Cu X átomos 15 ATG ---- X X = (15) (6.023 X ) / 1 X = X átomos Cuántos átomos están contenidos en 230 g de Niquel? Convertir g a ATG (230g = 3.93 ATG) 1 ATG de Ni X átomos 3.93 ATG ---- X X = (3.93) (6.023 X ) / 1 X = 2.36 X átomos

13 No. DE ATOMOS Y No. DE MOLÉCULAS. Cuántas moléculas están contenidas en 0.25 moles de CO 2? 1 mol de CO X moléculas 0.25 moles ---- X X = (0.25) (6.023 X ) / 1 X = 1.5 X moléculas Cuántas moléculas están contenidas en 10 g de HCl? Convertir g a moles (10g = 0.27 moles) 1 mol de HCl X moléculas 0.27 moles ---- X X = (0.27) (6.023 X ) / 1 X = 1.6 X moléculas

14 Ejercicios: 8.- Qué volumen ocupan 0.75 moles de N 2 en condiciones estándar? 9.- Qué volumen ocupan 100g de CO 2 en condiciones estándar?

15 X = (2.27) (22.4) / 1 X = 50.8 litros Estequiometria VOLUMEN MOLAR: El volumen que ocupa 1 mol de cualquier gas en condiciones estándar ( 0 C y 1 atm de presión) es igual a 22.4 litros. Qué volumen ocupan 0.75 moles de N 2 en condiciones estándar? 1 mol de N litros 0.75 moles ---- X X = (0.75) (22.4) / 1 X = 16.8 litros Qué volumen ocupan 100g de CO 2 en condiciones estándar? Convertir g a moles (100g = 2.27 moles) 1 mol de CO litros 2.27 moles ---- X

16 REACTIVOS O PRODUCTOS: En una reacción química se puede calcular la cantidad de reactivos que se necesitan para generar una cantidad definida de productos, o la cantidad de productos que se forma con una cantidad definida de reactivo. Es necesario contar con una reacción balanceada y establecer la cantidad de ATG o moles que participan (teóricamente) en la reacción.

17 Cuántos g de Na se necesitan para preparar 12 g de sal (NaCl)? Reacción: 2 Na + Cl 2 = 2 NaCl 2 ATG de sodio = 46 g 1 mol de cloro = 71g 2 moles de cloruro de sodio = 117 g Teórica 46 g 71 g 117 g 2 Na + Cl 2 2 NaCl Real X 12 g Se establece la relación teórico-práctica, y se calcula la cantidad de sodio. Na NaCl 46 g g X g X = (46) (12) / 117 X = 4.7 g la suma de los reactivos es igual al producto

18 Cuántos g de H 2 O se producen cuando reaccionan 28 g de Zn(OH) 2? Reacción: Zn(OH) 2 + H 2 S = ZnS + 2 H 2 O (2 mol de hidróxido de zinc = 99.5 g reaccionan con 1 mol de ácido sulhídrico = 34 g y produce 1 mol de sulfuro de zinc = 97.5 g más 2 moles de agua = 36 g (la suma de los reactivos es igual al producto)) Teórica 99.5 g 34 g g Zn(OH) 2 + H 2 S ZnS + 2 H 2 O Real 28 g X Se establece la relación teórico-práctica, y se calcula la cantidad de agua. Zn(OH) 2 H2O 99.5 g g 28 g X X = (28) (36) /99.5 X = 10.1 g

19 REACTIVO LIMITANTE Cuando se tiene una reacción donde participan dos reactivos, existe una relación teórica de la cantidad de ambos, por ejemplo si se agregan cantidades al azar de ambos reactivos, lo más probable es que uno de ellos se haya agregando en exceso y el otro reactivo se terminará en la reacción (este último se conoce como reactivo limitante). Los cálculos estequiométricos para determinar el reactivo en exceso y el reactivo limitante consiste en establecer dos condiciones, primero usando uno de los reactivos y después el otro, la condición que pueda llevarse a cabo se tomará de referencia.

20 Calcular la cantidad de reactivos (que reaccionan) y el reactivo limitante, si se hacen reaccionar 250 g de sulfato cúprico con 80 g de fierro. Reacción: CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu (Reacción balanceada) 1 mol de sulfato cúprico = g reaccionan con 1 ATG de fierro = 56 g y produce 1 mol de sulfato ferroso = 152 g más 1 ATG de cobre = 63.5 g (la suma de los reactivos es igual al producto). A Teórica g 56 g 152 g 63.5 g CuSO 4 + Fe Fe SO 4 + Cu Real 250 g X Se establece la condició A, y se calcula la cantidad de fierro. CuSO 4 Fe g g 250 g X X = (250) (56) /159.5 X = 87.7 g

21 B Teórica g 56 g 152 g 63.5 g CuSO 4 + Fe Fe SO 4 + Cu Real X 80 g Se establece la condición B, y se calcula la cantidad de sulfato cúprico. CuSO 4 Fe g g X g X = (80) (159.5) /56 X = g Cuál de las dos condiciones se puede realizar, considerando los 250 g de sulfato y los 80 g de fierro? La condición B: ya que pueden reaccionar g de sulfato cúprico con 80 g de fierro, por lo que el reactivo limitante es el fierro y el reactivo en exceso es el sulfato (sobraran 22.2 g).