ESTEQUIOMETRA y REACCIONES QUMICAS

Estequiometra es el clculo entre relaciones cuantitativas entre reactantes y productosReaccin qumica: proceso en el cual una sustancia (o sustancias) cambia para formar una o ms sustancias nuevas.

REACTANTESPRODUCTOS

CLASIFICACIN DE LAS REACCIONES QUMICAS

Clasificacin de las reacciones segn sus mecanismos a) Reacciones de sustitucin RX + Y R Y + Xb) Reacciones de adicin RCH=CHR' + XX RCHXCHXR' ( Reaccin de adicin al doble enlace ) c) Reacciones de eliminacinCH3CHOHCH3CH3CH=CH2+H2O d) Reacciones de condensacin ROH + HOR (H2SO4) ROR' + H2O

LEYES PONDERALESLey de las proporciones definidas (o de Proust).

Cuando dos o ms elementos se combinan para formar un determinado compuesto lo hacen en una relacin en peso constante independientemente del proceso seguido para formarlo.

Esta ley tambin se puede enunciar desde otro punto de vista

Para cualquier muestra pura de un determinado compuesto los elementos que lo conforman mantienen una proporcin fija en peso, es decir, una proporcin ponderal constante.

Ej.Calcular la composicin Porcentual del Al 33.8%O 62.3 %H 3.9%

Ley de las proporciones mltiples (o de Dalton).

Las cantidades de un mismo elemento que se unen con una cantidad fija de otro elemento para formar en cada caso un compuesto distinto estn en la relacin de nmeros enteros sencillos.Ejemplos

FeCl2 FeCl3

Ley de las proporciones recprocas (Richter).

Los pesos de diferentes elementos que se combinan con un mismo peso de un elemento dado, dan la relacin de pesos de estos Elementos cuando se combinan entre s o bien mltiplos o submltiplos de estos pesos.

FRMULA EMPRICA Y FRMULA MOLECULARFrmula EmpricaMuestra la mnima relacin de nmeros enteros de tomos presentes en un compuesto, no es la frmula real.Frmula MolecularMuestra el nmero de tomos de cada elemento que constituyen un determinado compuesto.Es la frmula real.A partir de la composicin porcentual de un compuesto npodemos calcular la frmula empirca y molecular de dicho compuesto.

EJERCICIOEl glutamato monosdico, de masa molar 169 g/mol, es un saborizante de alimentos que causa intensos dolores de cabeza y pecho, y tiene la siguiente composicin porcentual.C 35,51%H 4,77%O 37,85%N 8,29%Na 13,60%Determine su frmula emprica y molecularPesos Atmicos C=12,01 g/mol H=1,008g/mol O=15,99 g/molN=14,00 g/mol Na=22,99 g/mol

DESARROLLOPaso 1 : En primer lugar determinar frmula empirca y luego la frmula molecularSignificado de %C 35,51% Significa que hay 35,51 gramos de C en 100gramos de compuesto por lo tanto se asume los gramos para c/u de los elementosC 35,51gH 4,77 gO 37,85gN 8,29 gNa 13,60 g

Paso 2: Transformar gramos a moles

Paso 3 : Dividir los valores obtenidos por el valor ms pequeo

Paso 4:Determinar frmula molecularPara esto es necesario determinar el peso molecular de la frmula emprica y calcular el nmero de unidades de frmula emprica (n)Peso Molecular de Frmula Emprica = 169,06 g/molMasa Molar real = 169,0 g/mol

Como n =1

En este caso Frmula molecular = Frmula emprica

*PRINCIPIO DE CONSERVACIN DE LA MASA.Debido a los estudios de Lavoisier. Que estableci dicho principio en el ao 1877.En un sistema aislado ,en el que no entra ni sale materia ,la masa de las sustancias iniciales es idntica a la masa de las sustancias finales, aunque dichas sustancias sean diferentes. m reactivos = m productos

Ley de Conservacin de la materia implica a las dos leyes siguientes: 1.- la conservacin del nmero de tomos de cada elemento qumico2.- la conservacin de la carga totalLas relaciones estequiomtricas entre las cantidades de reactivos consumidos y productos formados dependen directamente de estas leyes de conservacin, y estn determinadas por la ecuacin (ajustada) de la reaccin.

Balanceo de Ecuaciones Pasos que son necesarios para escribir una reaccin ajustada:

1) Se determina cuales son los reactivos y los productos.2) Se escribe una ecuacin no ajustada usando las frmulas de los reactivos y de los productos.3) Se ajusta la reaccin determinando los coeficientes que nos dan nmeros iguales de cada tipo de tomo en cada lado de la flecha de reaccin, generalmente nmeros enteros.

Ecuacin sin equilibrarEcuacin Equilibrada

Consiste en dar coeficientes al azar hasta igualar todas las especies.

Ejemplo :

El nmero de F y de H esta desbalanceado, por lo que se asignar (al azar) un coeficiente en la especie del flor de la derecha.

Ecuacin balanceada : MTODO DEL TANTEOEc. No balanceada

Este mtodo es un proceso matemtico que consistente en asignar valore literales a cada una de las especies , crear ecuaciones en funcin de los tomos y al resolver las ecuaciones, determinar el valor de los coeficientes. Ecuacin a balancear:

MTODO ALGEBRAICO

Los pasos a seguir son los siguientes:

Escribir una letra, empezando por A, sobre las especies de la ecuacin:

ABCD

2. Escribir los elementos y para cada uno de ellos establecer cuntos hay en reactivos y en productos, con respecto a la variable. Por ejemplo hay un Fe en reactivos y dos en productos, pero en funcin de las literales donde se localizan las especies (A y C) se establece la ecuacin A = 2C . El smbolo produce ( ) equivale al signo igual a (=).

Fe A = 2C S A = D O 2B = 3C + 2D ABCD

3. Utilizando esas ecuaciones, dar un valor a cualquier letra que nos permita resolver una ecuacin (obtener el valor de una literal o variable) y obtener despus el valor de las dems variables. Es decir se asigna un valor al azar (generalmente se le asigna el 2) a alguna variable en una ecuacin, en este caso C = 2 ,

Si: A = 2C , A = D y 2B = 3C + 2D

C=2 por lo tanto A= 4 y D = 4

Ahora despejamos B de la ec. 2B = 3C + 2D

Entonces 2B = 3 *2 + 2* 4 B = 7

Coeficientes estequiomtricos:A =4 B = 7 C=2 D=4Ecuacin Equilibrada

Relaciones de molA partir de 2 mol de Al se produce 1 mol de Al2O3A partir de 2 mol de Al se producen 2 mol de CrA partir de 1 mol de Cr2O3 e produce 1 mol de Al2O3A partir de 1 mol de Cr2O3 se producen 2 mol de Cr

Relaciones de masaA partir de 53,96 g de Al se producen 101,96 de Al2O3A partir de 53,96 g de Al se producen 103,98 de CrA partir de 151,98 g Cr2O3 se producen 101,96 de Al2O3 A partir de 151,98 g de Cr2O3 se producen 103,98 g de Cr

Relaciones de masa de las ecuaciones

4 Fe + 3 O2 2 Fe2O3

Ejemplo: Cuantos moles de Fe 2O3 se producirn a a partir de

4 moles de Fe? 2 moles de Fe? 8 moles de Fe? 1 mol de Fe?

a.Cuntos moles de oxgeno gaseoso (O2) se necesitan para preparar 142 g de P4O10 a partir de fsforo blanco (P4)? EJERCICIO

2-Qu peso de FeS se necesitan para preparar 6.75 moles de H2S?

3_ Dada la siguiente reaccinIndique:Cuantos moles de monxido de carbono se necesitan para producir 20 moles de hierro.Cuntos moles de dixido de carbono se desprenden por cada 10 moles de hierro formado. Cuntas molculas de CO2 se forman a partir de 3 moles de Fe2O3.

REACTIVO LIMITANTEAl llevar a cabo una reaccin qumica, los reactivos pueden estar o no en la proporcin exacta que determinan sus coeficientes estequiomtricos.

Si se parte de una mezcla de productos que no es la estequiomtrica, entonces el que se halla en menor cantidad se denomina reactivo limitante, pues la reaccin slo tendr lugar hasta que se consuma ste, quedando el otro (u otros) reactivo en exceso.

2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)

Por lo tanto en una reaccin tendremos :

Reactivo limitante: Que es el reactivo que se consume primero

Reactivo en exceso : Es el reactivo que se consume despus

Ejemplo:Se agregan 4 mol de S a 20 mol de y se produce a-Determine el reactivo limitante b-Determine el reactivo en exceso c-Cuanto reactivo en exceso queda sin reaccionar d-Cuanto gramos SF6 se formaron

Paso 1: Relacionar los moles de los reactantes para ver los moles que reaccionan1 mol de S 3 mol de F 24 mol de S x mol de F2x = 12 mol de F2 (reaccionan)Pero hay 20 mol de F2Lo que significa que hay ms de los que reaccionan (REACTIVO EN EXCESO)

1 mol de S 3 mol de F2 X mol de S 20 mol de F2

X = 6.7 mol de S(reaccionan)Pero hay 4 mol de SLo que significa que hay menos que los que deberan reaccionar (REACTIVO LIMITANTE)

Paso 2: Sacar los gramos de reactivo en excesoReactivo en exceso F2Hay 20 mol de F2 pero reaccionan 12 mol

Por lo tanto 20-12 = 8Moles que quedan sin reaccionar n = gramos/ Peso molecular Como:PM F2 = 2 x Pa F = 2 x 18,99 = 37,98 g/ molGramos = moles x PM = 8 x 37,98 = 303,84 g

Paso 3: Gramos de SF6 que se formaronPara este clculo se toma en cuenta el reactivo limitantePM S = 32 g/mol PM SF6= 145,94 g/molDATOS4 mol de S = 128 g de S32 g /mol de S 145,94 g/mol de SF6128 g de S x g de SF6583.76 gPOR LO TANTO:

Rendimiento TericoLa cantidad mxima que puede obtenerse de un determinado producto en una reaccin qumica se denomina Rendimiento Terico. Es una cantidad que se calcula a partir de los coeficientes estequiomtricos de una ecuacin qumica y de las cantidades de reactivos empleadas.

Rendimiento experimental. Rendimiento porcentualEl Rendimiento Terico es una cantidad mxima, que en muchas ocasiones no se alcanza, pues las reacciones qumicas no siempre se completan. Por ello, la cantidad de producto obtenida experimentalmente (esto es, medida tras realizar el experimento en el laboratorio) suele ser menor que la calculada tericamente. Por ello, se define el Rendimiento Porcentual como el cociente entre la cantidad de producto obtenida (rendimiento experimental) y el rendimiento terico.

La cantidad de reactivo limitante presente en una reaccin determina el rendimiento terico, es decir la cantidad de producto que se obtendra si reacciona todo el reactivo limitante.

En la prctica el rendimiento real es la cantidad de producto que se obtiene de una reaccin.

Se hacen reaccionar 22 moles de MnO2 con 40 moles de HCl obtenindose experimentalmente1200 g de cloruro de manganeso.A-Iguale ecuacin .B-Determine reactivo en exceso y reactivo limitanteC- Determine mol y gramos de reactivo en excesoD- Determine gramos de cloruro de Manganeso formadoE-Determine rendimiento de la reaccin.

EL titanio se obtiene segn la siguiente reaccinSi se hacen reaccionar 40 g de TiCl4 con 30 g de Mg .a)Calcule el rendimiento terico del Ti en gramos.b)Calcule el rendimiento porcentual si en realidad se obtienen 20 g de Ti

EL Trixido de di aluminio se obtiene segn la siguiente reaccin :Si se hacen reaccionar 2 g de Al con 2 g de O2 .a)Calcule los gramos de Al2 O3.b)Calcule el rendimiento si en realidad se obtienen 3,50 g de producto

Calcule la frmula emprica de un compuesto que presenta la siguiente composicin porcentual.

K= 26,57 %C= 35,56 %O= 38,07 %