Colegio Centroamérica “En Todo Amar y Servir”

Managua Nicaragua Ignacio de Loyola

MATERIAL DE APOYO # 3 QUÍMICA II BIMESTRE Décimo Grado “_____”

ESTEQUIOMETRÍA Y RELACIONES ESTEQUIOMÉTRICAS.

En química, la estequiometría (del griego "stoicheion” (elemento) y "metrón” (medida) es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en el transcurso de una reacción química.

La estequiometría es una herramienta indispensable en la química. Problemas tan diversos como, por ejemplo, la medición de la concentración de ozono en la atmósfera, la determinación del rendimiento potencial de oro a partir de una mina y la evaluación de diferentes procesos para convertir el carbón en combustibles gaseosos, comprenden aspectos de estequiometría.

La cantidad de reactivos y productos que participan en una reacción química se puede expresar en unidades de masa, de volumen o de cantidad de sustancia. Sin embargo, para hacer cálculos en una reacción química es más conveniente utilizar la cantidad de sustancia.

Los coeficientes estequiométricos obtenidos al balancear la ecuación química, nos permiten conocer la cantidad de productos a partir de cierta cantidad de reactivos, o viceversa. Para poder trabajar con la ecuación química, definimos las relaciones  estequiométricas o factores de conversión que expresan un parámetro constante y universal para cada par de participantes en la reacción. Estas relaciones se obtienen a partir de la ecuación química balanceada y se fundamentan, lógicamente, en la ley de las proporciones definidas.

La estequiometría es la relación al estudio de la información cuantitativa que se deduce a partir de símbolos y las fórmulas en las ecuaciones químicas. Fue establecida en 1792 por el químico alemán Jeremías B. Richter quien la empleó para designar a la ciencia que mide las proporciones según las cuales se deben combinar. Con la aplicación de las leyes ponderales en ecuaciones químicas balanceadas, es posible establecer diferentes relaciones estequiométricas como son: mol-átomo, moléculas, partículas (1 mol ≡ 6.02 x 10 23 átomos, moléculas o partículas)/ mol-mol/ masa-masa/ volumen-volumen/ masa-mol/ masa-volumen/ mol-volumen. Para poder establecer una relación estequiométrica, debe haber una unidad conocida y otra por determinar, siempre y cuando la ecuación química se encuentre debidamente balanceada.

Ejercicios:

a) La fermentación de glucosa, C6H12O6, produce alcohol etílico, C2H5OH, y dióxido de carbono: C6H12O6 (ac) 2 C2H5OH (ac) + 2 CO2 (g)

¿Cuántos gramos de etanol se pueden producir a partir de 10.0 g de glucosa?

10.0 g 2.56 g 5.11 g 4.89g

b) El alcohol etílico se quema de acuerdo con la siguiente ecuación: C2H5OH + 3O2 + Q 2CO2+ 3H2O + Ɛ

¿Cuántos moles de CO2 se producen cuando se queman 3.00 moles de C2H5OH de esta manera?

3 moles 6 moles 2moles 4 moles

c) ¿Qué masa de magnesio se necesita para que reaccione con 9.27 L de nitrógeno? (No olvide balancear la reacción.) Mg + N2 Mg3N2

GASES:

La teoría cinética de los gases utiliza una descripción molecular para explicar el comportamiento macroscópico de la materia y se basa en los siguientes postulados:

1. Los gases están constituidos por partículas que se mueven en línea recta y al azar2. Este movimiento se modifica si las partículas chocan entre sí o con las paredes del recipiente3. El volumen de las partículas se considera despreciable comparado con el volumen del gas4. Entre las partículas no existen fuerzas atractivas ni repulsivas5. La Ec media de las partículas es proporcional a la temperatura absoluta del gas.

LEYES DE LOS GASES:

El comportamiento de todos los gases se ajusta a tres leyes, las cuales relacionan el volumen de un gas con su temperatura y presión. Los gases que obedecen estas leyes son llamados gases ideales.

1. Relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante

Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también llegó a la misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676. Esta es la razón por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte.

La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante. P1⋅V1=P2⋅V2

2. Relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es constante

En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía. V1/T1=V2/T2

3. Relación entre la presión y la temperatura de un gas cuando el volumen es constante

Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800.Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante. P1/T1=P2/T2

4. Relación entre la cantidad de gas y su volumen

Esta ley, descubierta por Avogadro a principios del siglo XIX, establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión. Recuerda que la cantidad de gas la medimos en moles.

Relación entre la velocidad del gas y su masa. Esta ley, descubierta por Graham es una ley de los gases que relaciona la velocidad de los gases con sus masas molares. Graham descubrió en 1829: Que las velocidades de efusión (salida a través de poros) y difusión (expansión hasta ocupar el volumen del recipiente) de los gases son

inversamente proporcionales a la raíz cuadrada de sus masas molares: v1 / v2 = (M2 / M1)-1/2,  donde: v1, v2 son las masas de difusión / efusión del gas y M2 / M1 son las masas molares.