5187423-estequiometria

8/6/2019 5187423-Estequiometria

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Qu es estequiometra?

Estequiometra: es el estudio de las proporciones ponderales o volumtricas en una reaccinqumica. La palabra estequiometra fue establecida en 1792 por el qumico alemn Jeremias B.

Richter para designar la ciencia que mide las proporciones segn las cuales se deben combinar

los elementos qumicos. Richter fue uno de los primeros qumicos que descubri que las masas

de los elementos y las cantidades en que se combinan se hallan en una relacin constante. En la

actualidad, el trmino estequiometra se utiliza relativo al estudio de la informacin cuantitativa

que se deduce a partir de los smbolos y las frmulas en las ecuaciones qumicas.

Una ecuacin qumica es esencialmente una relacin que muestra las cantidades relativas de

reactivos y productos involucrados en una reaccin qumica. Los clculos estequiomtricos sonaquellos que se realizan para conocer con precisin la cantidad que se va a obtener de un

determinado producto, conocidas las cantidades de los reactivos o, por el contrario, las

Qumica


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cantidades de reactivo que se han de utilizar para obtener una determinada cantidad de producto.

La expresin cantidad estequiomtrica indica la cantidad exacta que se necesita de una

sustancia de acuerdo con una ecuacin qumica.

Resolucin de Clculos Estequiomtricos

Para efectuar los clculos estequiomtricos se siguen una serie de etapas:

Leer detenidamente el problema a desarrollar reconociendo datos e incgnitas (preguntas)

por separado. Escribir la ecuacin qumica a desarrollar, verificando si se encuentra balanceada, de no ser

as balancear mediante un determinado mtodo.

Ajuste de ecuaciones qumicas

Para ajustar una ecuacin qumica se pueden utilizar distintos mtodos generales

dependiendo de su complejidad, tales como:

1. Mtodo Algebraico.

2. Mtodo ion-electrn.


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1. Mtodo Algebraico

Este mtodo facilita el ajuste de ecuaciones para cualquier reaccin de sustitucin, adicin,

descomposicin, polimerizacin, oxido-reduccin.

Ejemplo:

Fe + HCl FeCl3 + H 2

Se desarrolla en varias etapas:

a) A cada sustancia se la asigna una letra, que corresponde al coeficiente desconocido.a Fe + b HCl c FeCl3 + d H 2

b) Se iguala el nmero de tomos de cada elemento presente en cada miembro de la ecuacin.

Para el hierro a tomos en el primer miembro y c tomos en el segundo, por lo tanto:

Fe: a= c

H: b =2d

Cl: b=3c


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c) Como se tienen tres ecuaciones con cuatro incgnitas, se establece que uno de los

coeficientes adopte un valor arbitrario. Por ejemplo a = 1. Reemplazando:

c = 1

b = 3c = 3.1 = 3

b = 2d d = b / 2 = 3 / 2

d) Se reemplazan en la ecuacin qumica los valores obtenidos para a, b, c, d.

Fe + 3 HCl FeCl3 + 3/2 H 2

O:

2 Fe + 6 HCl 2 FeCl3 + 3 H 2

2. Mtodo ion-electrn

El mtodo ion electrn se utiliza para ajustar ecuaciones que involucren reacciones de oxido-

reduccin. La ecuacin qumica que describe un proceso de oxido-reduccin puede representarse


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por la combinacin de dos Hemirreacciones. Una corresponder al proceso de oxidacin y la

otra al de reduccin.

Medio Acido

H2SO3 + KIO3 + HCl H2SO4 + KCl + ICl + H2O

Escribir la ecuacin en formainica.

Escribir las hemirreacciones.

Reduccin

Oxidacin

Reduccin


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Balancear atomicidad.

Balancear las molculas de O2 con agua (H2O).

Balancear hidrgenos usando iones de hidrgeno (H) separados.


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Balancear cargas con electrones.

Multiplicar las Hemirreacciones para igualar cantidad de electrones.

Simplificar


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Usar coeficientes en la ecuacin original.

2H2SO3 + KIO3 + 2HCl 2H2SO4 + KCl + ICl + 1H2O

Medio Bsico

MnO4 +

AsO2

AsO4 +

MnO2

Identificar las correspondientes hemirreacciones:

Reduccin

Oxidacin


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El Mn ha disminuido su nmero de oxidacin +7 a

+4.

El As ha aumentado su nmero de oxidacin de +3 a +5.

Se iguala cada hemirreaccin por separado.

Al intentar igualar las masas, se observa que a la derecha faltan dos tomos de

oxigeno. Para hacer la igualacin se agrega el mismo nmero de molculas de

agua a la izquierda (donde sobran los tomos de oxigeno) y se compensa

agregando el doble de especies de OH- a la derecha.

Luego se balancean las cargas, agregando los electrones necesarios a la izquierda


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Se compensa los tomos de oxigeno en exceso a la derecha, agregando de ese

lado dos molculas de agua y cuatro OH- a la izquierda:

Para balancear las cargas, se agregan 2e- a la derecha.

Para poder sumar las Hemirreacciones se debe igualar el nmero de electrones en

ambas:


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Cuando aparecen las mismas espacies (e-, OH-, H2o) en ambos miembros se

pueden simplificar, quedando:

Se comprueba que han quedado 9 cargas negativas en ambos miembros y

que todos los elementos estn balanceados.

Una vez balanceada la ecuacin qumica, se procede a realizar una tabla como la siguiente,en donde se citan datos de la reaccin al 100% relacionndose directamente con los datos

de enunciado.


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Masa: se obtiene a partir de la masa atmica presente como dato en la tabla peridica de los

elementos y se multiplica por la cantidad de moles presentes

N Moles: se obtiene como resultado de la cantidad de elementos en cada trmino de lareaccin qumica.


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Amedeo Avogadro, conde de

Quaregna e Ceretto (1776-

1856), fsico y qumico italianoque plante la hiptesis conocida

posteriormente como ley deAvogadro. Naci en Turn y

estudi leyes. Comenz ainteresarse por las matemticas yla fsica y, despus de varios aos

de estudio, fue nombrado

profesor en el Colegio Real deVercelli. Desde 1820 hasta su

muerte, Avogadro fue catedrtico

de Fsica en la Universidad deTurn. Aunque tambin realiz

investigaciones en electricidad ysobre las propiedades fsicas de

los lquidos, es ms conocido porsu trabajo sobre los gases, que le

llev a formular en 1811 la leyque ahora lleva su nombre.

N de Molculas: se obtiene multiplicando el nmero de Avogadro (6,0221367 1023) por

la cantidad de moles presentes en la reaccin.

Volumen del gas: (Dato que solo es necesario aportar si en

la reaccin qumica se presenta como producto o reactivo

un gas). Se puede obtener a partir de la Ley de Boyle de la

cual se desprende la siguiente formula:

P . V = K . M . T

En nuestro caso:

V = r. M . T / P

R : Constante de los gases ideales

r= 0.082 atm . dm3 / K . Mol

P: Presin, cuya unidad frecuentada es el atmsfera (atm).Recordar que: 760 mm Hg = 1 atm


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M: Cantidad de moles.

T: temperatura, siempre en unidad Kelvin (k). Si la temperatura en el enunciado se

encuentra en C se le debe de sumar a ella 273 k para realizar su pasaje de unidad.

Verificar en el enunciado si se presentan condiciones normales des temperatura y

presin (CNPT), cuyos valores son:

P = 1 atm

T = 273 k

M = 1 mol

Resolucin de Problemas

Ejemplo:


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Se parte de 5 dm3 de Cloro, medidos a 500 mm Hg y 25 C hacindolo reaccionar con

NaOH segn:

Cl2 (g) + NaOH NaClO + NaCl + H2Oa. Qu masa de NaClO se forma si el rendimiento de la reaccin es del 70% y la pureza del

Cloro es del 90% ?

a Cl2 (g) + b NaOH c NaClO + d NaCl + e H2O

Cl : a.2 = c + d a = 1

b = 2

Na : b = c + d c = 1d = 1

O : b = c + d e = 1


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H : b = 2.e

Cl2 (g) + 2 NaOH NaClO + NaCl + H2O

V = r. M . T / P = 0.082 atm . dm3 / K . Mol . 1mol . 298 k / 0.73 atm = 33.4 dm3


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760 mm Hg 1 atm

560 mm Hg x = 0.73 atm

a. Averiguo cuantos gramos equivalen 5 dm3 de Cl2

33. 4 dm3 de Cl2 71 gr. segn tabla

5 dm3 de Cl2 x = 10.6 gr. de Cloro

Calculo su pureza:

10.6 gr.de Cl2 100%

x = 9.54 gr. de Cl2 90%

Establecemos una relacin:

71 gr.de Cl2 en tabla 74.5 gr. NaClO en tabla

9.54 gr. de Cl2 en enunciado x = 9.94 gr. NaClO


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Calculamos rendimiento:

100% de la reaccin 9.94 gr. NaClO

70% de rendimiento de reaccin x = 6.95 gr. NaClO

Se parte de 20 gr. de hierro (pureza 60%) y 30gr. de H2SO4 (pureza 80%) para obtener

FeSO4 e H2 (g).

Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 (g).

a. Que volmen de hidrogeno se obtiene medido a 27 C y 1 atm?

b. Qu masa de Fe y H2SO4 reaccionan?c. Qu reactivo se halla en exceso?


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V = r. M . T / P = 0.082 atm . dm3 / K . Mol . 1mol . 300 k / 1 atm = 26.6 dm3

Reaccionan 20 gr. de hierro (pureza 60%) y 30gr. de H2SO4 (pureza 80%)

Calculo su pureza:

20 gr. de hierro enunciado 100%

x = 12 gr. de Fe reaccionan 60%

30gr. de H2SO4 enunciado 100%

x = 24 gr. de H2SO4 reaccionan 80%

Para averiguar que reactivo se halla en exceso se toma el de menor cantidad presente


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56 gr. de hierro en tabla 98 gr. de H2SO4 en tabla

12 gr. de Fe reaccionan 21 gr. de H2SO4

24 gr. de H2SO4 - 21 gr. de H2SO4 = 3 gr. de H2SO4 en exceso

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