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EstequiometriaEstequiometria
Realizado por:- Luis Salazar- Alex Valverde- Carlos Loja- Edison Morocho
Realizado por:- Luis Salazar- Alex Valverde- Carlos Loja- Edison Morocho
UNIVERSIDAD CATOLICA DE CUENCA
Introducción
La química tiene una rama que se encarga de estudiar cuantitativamente los reactivos y productos en una reacción química, utilizando para ello UNIDADES QUÍMICAS como la masa molecular y el mol.
Esta rama es la ESTEQUIOMETRÍA y nos ayuda a relacionar mediante la masa a los participantes en una reacción química.
La estequiometria es el área de la química que se preocupa de estimar las cantidades exactas de reactivos y productos obtenidos en una reacción química.
EstequiometriaEstequiometria
La palabra estequiometria fue introducida en 1792 por Jeremías Richter para identificar la rama de la ciencia que se ocupa de establecer relaciones ponderales (o de masa) en las transformaciones químicas.
Estequiometria, proviene del griego "stoicheion” (elemento) y "métrón” (medida)
MateriaEs cualquier cosa que tiene masa y que ocupa un espacio.
Conceptos básicos
Masaes una magnitud relacionada con la cantidad de materia que tiene un objeto.
Pesoes la fuerza de atracción que posee los cuerpos hacia la tierra.
Masa atómica
Es la masa de un átomo en unidades de masa atómica (uma)
Masa relativa
es un número que indica cuántas veces mayor es la masa de una molécula de una sustancia con respecto a la unidad de masa atómica.
Mol es la cantidad de materia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas u otras partículas)
Número de Avogadro
Número de entidades (normalmente átomos o moléculas) que hay en 22,4 litros de un gas ideal en condiciones normales de presión y temperatura.
1 mol de átomo = 6,0221367 x 10^23 partículas
1 mol6.02x1023
moléculas
1 mol6.02x1023
moléculas
1 mol6.02x1023
moléculas
1 mol6.02x1023
moléculas
1 mol6.02x1023
moléculas
Peso Fórmula
Es la suma de los pesos atómicos (en gramos) para cada elemento en una fórmula química.
H2SO4 (PF)=
H = 2 x (1,0 g) = 2 S = 1 x (32,0g) = 32 O = 4 x (16g) = 64
= 98 g
Reacción químicaReacción química
Reacción química:
Proceso en el cual partiendo de unas sustancias iniciales, REACTIVOS, se obtienen otras, PRODUCTOS de la reacción.
A + B C + DREACTIVOS PRODUCTOS
En las reacciones químicas también es importante el intercambio de ENERGÍA
REACCIONES EXOTÉRMICAS Y ENDOTÉRMICAS
¿Cómo nos damos cuenta que se produce una reacción química?
Cuando al poner en contacto dos o más sustancias:
- Se forma un precipitado- Se desprenden gases- Cambia de color- Se desprende o absorbe energía.
Ecuación químicarepresentación de una reacción mediante el uso de símbolos químicos.
mostrar lo que sucede durante una reacción química
Tres maneras de representar la reacción de H2 con O2 para
formar H2O
Síntesis: A + B C
Descomposición–Simple: A B + C–Mediante reactivo:AB + C AC + BC
Sustitución (desplazamiento):
AB + C AC + B
Doble sustitución (doble desplazamiento):
AB + CD AC + BD
2 H2 + O2 2 H2O
CaCO3 CaO + CO2
2 ZnS + 3 O2 2 ZnO + 2SO2
PbO + C CO + Pb
HCl + NaOH NaCl +H2O
Tipos de reacciones químicasTipos de reacciones químicas
Leyes estequiométricas
Leyes estequiométricas
Ley de la conservación de la masa1782
ANTOINE LAVOISIER “la suma de las masas de
las sustancias reaccionantes es igual a la suma de las masas de los productos de la reacción” o bien: la materia ni se crea ni se destruye solo se transforma.
NaOH + HCl = NaCl + H2O40 gr + 36.5 gr = 58.5 gr + 18 gr
76.5 gr = 76.5 gr
Ley de Proust (Ley de las Proporciones Definidas, 1799)
“Un compuesto químico tiene siempre la misma composición, es decir, la misma proporción en masa de los elementos que lo forman, independientemente del método empleado para obtenerlo”.
Ley de Dalton (Ley de las Proporciones Múltiples)
Si 2 elementos forman diferentes compuestos, las masas de uno de ellos combinados con una misma masa del otro guardan entre sí una relación de números enteros y sencillos.
Ley de Gay Lussac (Ley delos volúmenes de combinación)
Cuando se produce una reacción química en la que intervienen gases, los volúmenes de las sustancias gaseosas que intervienen la reacción, guarda entre sí una relación dada por números sencillos.
Lussac investigo la reacción entre el H y el O y dedujo que bajo las mismas condiciones de presión y temperatura 2 litros de H reaccionaban con un litro de O y formaba 2 litros de vapor de H2O.
Balance de una reacción química
Se llama balance a la búsqueda del número de moles de reactivos y productos, de tal forma, que el número de átomos de cada elemento tiene que ser igual en los reactivos y en los productos.
Método del tanteo
En el ajuste nunca pueden cambiarse los subíndices de las fórmulas de reactivos o productos.
Métodos de ajusteMétodo algebraico
Método del cambio de valencia (redox)
Método del ion electrón
Método de tanteo
Carbonato de sodio + acido clorhídrico = cloruro de sodio + dióxido de carbono + agua
1er Paso: Escribir las formulas correctamente
Na2CO3 + HCl = NaCl + CO2 + H2O
2do Paso: Colocar coeficientes numéricos a las moléculas de manera que la cantidad de átomos en la izquierda sea igual a los de la derecha.
Na2CO3 + HCl = NaCl + CO2 + H2O2 2
Verifico las cantidades de átomos que hay en reactivos y productos
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O
Na = 2C = 1O = 3H = 2Cl = 2
Na = 2C = 1O = 2+1 = 3H = 2Cl = 2
IGUALDAD DE ATOMOS (ECUACION IGUALADA)
Método algebraico
1er Paso: Escribir las formulas correctamente
MnO2 + HCl + = MnCl2 + H2O + Cl2
2do Paso: Colocar letras minúsculas como coeficientes a cada una de las moléculas
Di óxido de manganeso + acido clorhídrico = cloruro de manganeso + agua + cloro
a MnO2 + b HCl + = c MnCl2 + d H2O + e Cl2
3er Paso: Identificar cada uno de los átomos y formar ecuaciones con las letras colocadas en forma de coeficientes
Ej. a MnO2
Mn = a O = 2a
Mn: a = c (1)
O: 2a = d (2)
H: b = 2d (3)
Cl: b = 2c + 2e(4)
a MnO2 + b HCl + = c MnCl2 + d H2O + e Cl2SIS
TEM
A D
E 4
ECUACIO
NES
CO
N 5
INCO
GN
ITAS
4to Paso: Resolver el sistema de ecuaciones, empezando por colocar un valor arbitrario a cualquiera de las letras y mediante cálculos matemáticos para resolver el sistema.
Mn: a = c (1)
O: 2a = d (2)
H: b = 2d (3)
Cl: b = 2c + 2e(4)
a = 1
a = c
1 = c
2a = d
2(1) = d
2 = d
b = 2d
b = 2(2)
b = 4
b = 2c + 2e
1 = e
5to Paso: Luego de hallar los valores de cada una de las letras las mismas son reemplazadas y la ecuación quedara igualada.
MnO2 + 4 HCl + = MnCl2 + 2 H2O + Cl2
METODO DEL CAMBIO DE VALENCIA (redox)
1er Paso: Escribir las formulas correctamente
MnO+ PbO2 + HNO3 = HMnO4 + Pb(NO3)2 + H2O
Mono óxido de manganeso + oxido plúmbico + acido nítrico = acido permangánico + nitrato plumboso + agua
2do Paso: Colocar números de oxidación a cada uno de los átomos de la ecuación, tomar en cuenta que la mayoría de los números de oxidación coinciden con la valencia de los átomos, para verificar la suma de cargas positivas y negativas de ser igual a cero, por ej.
MnO 2 -2
Mn = +2
O = -2= 0
3er Paso: Identificar que átomos tienen un cambio en el numero de oxidación al aumentar se llama oxidación y al disminuir se llama reducción, en caso de tener subíndice se multiplica el numero de oxidación por el subíndice para identificar la cantidad de oxido - reducción
MnO+ PbO2 + HNO3 = HMnO4 + Pb(NO3)2 + H2O +2 -2 +4 -2 +1 +5 -2 +1 +7 -2 +2 +5 -2 +1 -2
MnO+ PbO2 + HNO3 = HMnO4 + Pb(NO3)2 + H2O+2 +4 +7 +2
Oxida en 5
Reduce en 2
4to Paso: Intercambiar el valor de oxidación por el valor de reducción en forma de coeficientes e igualar la ecuación empezando preferentemente con los metales y no metales, posteriormente con el hidrogeno y terminando con el oxigeno
2MnO+ 5PbO2 + HNO3 = 2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + H2O
2MnO+ 5PbO2 + 10HNO3 = 2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 4H2O
Reactante Producto
2 Mn 25 Pb 510 N 1010 H 1042 O 42
IGUALDAD DE ATOMOS (ECUACION IGUALADA)
METODO DEL ION ELECTRON
1er Paso: Escribir las formulas correctamente
Cu + HNO3 = Cu(NO3)2 + NO
Cobre + acido nítrico = nitrato cúprico + monóxido de nitrógeno
2do Paso: De igual manera que en método anterior se debe identificar los elementos que oxidan y reducen, para posteriormente colocarlos en forma iónica a los elementos que sean sales y ácidos, mientras que los demás elementos quedan como están.
0 +1+5-2 +2 +5 -2 +2-2
Cu + HNO3 = Cu(NO3)2 + NO
Cu + NO3- = Cu+2 + NO
oxida
reduce
3er Paso: Se forman semireacciones con los elementos que oxidan y con los que reducen, para posteriormente realizar la igualación por medio acido o básico
4to Paso: Primero se debe igualar los átomos al tanteo, los oxígenos que falten se igualara con agua y los hidrógenos del agua con iones de hidrogeno
IGUALACION POR EL MEDIO ACIDO
NO3- = NO + 2 H2O
NO3- = NO + 2H2O 4 H+ +
5to Paso: Para realizar la igualación de cargas se deben utilizar electrones (e-) para sumar o restar cargas de manera que las cargas en reactivos y productos sean las mismas, tomar en cuenta que se cuentan las cargas de los iones multiplicando por el coeficiente en caso de tenerlo, los demás valdrán cero
4H+ + NO3- = NO + 2H2O
+4 -1 0 0
+3 0
- 3 electrones
0
Igualación de cargas
3 e- +
6to Paso: Se realizara de la misma manera con la segunda semireacciones
Cu = Cu+2
Cu = Cu+2 + 2 e-
7mo Paso: Se deben eliminar los electrones multiplicando de forma cruzada los mismos y armar nuevamente la ecuación
3e- + 4H+ + NO3- = NO + 2H2O
Cu = Cu+2 + 2 e-
x 2
x 3
6e- + 8H+ + 2NO3- = 2NO + 4H2O
3Cu = 3Cu+2 + 6e-
8H+ + 3Cu + 2NO3- = 3Cu+2 + 2NO + 4H2O
Cu + HNO3 = Cu(NO3)2 + NO 3 3 28 +4H2O
Verifico las cantidades de átomos que hay en reactivos y productos
Cu = 3H = 8N = 8O = 8x3 = 24
Cu = 3H = 4x2 = 8N = 3x2 + 2 = 8O = 3x3x2 + 2 + 4 = 24
IGUALDAD DE ATOMOS (ECUACION IGUALADA)
Estequiometria de una reacción química
Es la proporción en moles en la que se combinan los distintos reactivos y en la que se forman los distintos productos de la reacción.
Una vez determinado el número de moles de reactivos y productos (ajuste de la reacción) se puede hacer el cálculo en masa (gramos) o en volumen (litros) en el caso de gases o disoluciones.
Con moles
Métodos de ajuste
Con masa
Con volúmenes- Condiciones normales- Condiciones no normales
Con reactivo limitante
Con reactivos en disolución
Ejemplo:
¿Cuántos litros de oxigeno O2 se necesita para la combustión completa de una determinada cantidad de metano que produce 36 litros de CO2
Reacciones con reactivo limitante
El reactivo limitante es el reactivo que en una reacción química determina, o limita, la cantidad de producto formado, y provoca una concentración limitante a la anterior.
En estos casos, uno de los reactivos quedará en exceso y no reaccionará todo él.
El otro reactivo se consume totalmente y se denomina reactivo limitante, ya que por mucho que haya del otro no va a reaccionar más.
Ejemplo:
Al reaccionar 1200 gr de nitrógeno con 240 gr de hidrógeno para formar amoniaco. ¿Qué cantidad de amoniaco se forma?