estequiometria

ESTEQUIOMETRIAALBA JANETH PINZON ROSASESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA

La ESTEQUIOMETRÍA. Es la parte de la química que estudia las relaciones cuantitativas entre las sustancias que intervienen en una reacción química (reactivos y productos).

ESTEQUIOMETRÍA

• Estas relaciones pueden ser:• mol-mol• mol-gramos• gramos-gramos• mol-volumen• volumen-gramos

ESTEQUIOMETRIA

El primero que enunció los principios de la estequiometría fue Jeremias Benjamin Richter (1762-1807), en 1792. Escribió:

La estequiometría es la ciencia que mide las proporciones cuantitativas o relaciones de masa en la que los elementos químicos que están implicados.

ESTEQUIOMETRIA• La reacción química es una modificación de

los enlaces entre átomos, por desplazamientos de electrones: unos enlaces se rompen y otros se forman, pero los átomos implicados se conservan. Esto es lo que llamamos la ley de conservación de la materia (masa), que implica las dos leyes siguientes:

• 1.- la conservación del número de átomos de cada elemento químico

• 2.- la conservación de la carga total

ESTEQUIOMETRÍA

• Las relaciones estequiométricas entre las cantidades de reactivos consumidos y productos formados dependen directamente de estas leyes de conservación, y están determinadas por la ecuación (ajustada) de la reacción.

ESTEQUIOMETRÍA

• Cualquier cálculo estequiométrico que se lleve a cabo, debe hacerse en base a una ecuación química balanceada, para asegurar que el resultado sea correcto.• La parte central de un problema estequiométrico

es el FACTOR MOLAR cuya fórmula es:

ESTEQUIOMETRÍA

• Los datos para calcular el factor molar se obtienen de los COEFICIENTES EN LA ECUACIÓN BALANCEADA.• La sustancia deseada es la que se presenta

como la incógnita y que puede ser en moles, gramos o litros; la sustancia de partida se presenta como dato y puede ser en: moles, gramos o litros.

Cálculos estequiométricos

• Cálculos mol-mol.• En este tipo de relación la sustancia de partida

está expresada en moles, y la sustancia deseada se pide en moles.• En los cálculos estequiométricos los resultados

se reportan redondeándolos a dos decimales. Igualmente, las masas atómicas de los elementos, deben utilizarse redondeadas a dos decimales.

Cálculos estequiométricos• Para la siguiente ecuación balanceada::

• Calcule:• a) ¿Cuántas mol de aluminio (Al) son necesarios para producir

5.27 mol de Al2O3?

Cálculos estequiométricos• PASO 1• Balancear la ecuación• Revisando la ecuación nos aseguramos de que realmente está

bien balanceada. Podemos representar en la ecuación balanceada el dato y la incógnita del ejercicio.

Cálculos estequiométricos

• PASO 2• Identificar la sustancia deseada y la de partida.• Sustancia deseada

El texto del ejercicio indica que debemos calcular las moles de aluminio, por lo tanto esta es la sustancia deseada. Se pone la fórmula y entre paréntesis la unidad solicitada, que en este caso son moles.• Sustancia deseada: Al (mol)

Cálculos estequiométricos

• Sustancia de partida:El dato proporcionado es 5.27 mol de óxido de aluminio (Al2O3) por lo tanto, esta es la sustancia de partida. Se anota la fórmula y entre paréntesis el dato.• Sustancia de partida: Al2O3 (5.27 mol)

Cálculos estequiométricos• PASO 3• Aplicar el factor molar• Las moles de la sustancia deseada y la de partida los

obtenemos de la ecuación balanceada.

Cálculos estequiométricos

Se simplifica mol de Al2O3 y la operación que se realiza es.

5.27 * 4 / 2 = 10,54

Señale claramente el resultado final. La respuesta es:10.54 mol de Al

Cálculos estequiométricos

• b) ¿Cuántas moles de oxígeno (O2) reaccionan con 3.97 moles de Al?• PASO 1: La ecuación está balanceada• PASO 2:• Sustancia deseada: O2 (mol)• Sustancia de partida: Al (3.97 mol)

Cálculos estequiométricos• PASO 3:• Aplicar el factor molar• Recordamos la ecuación que estamos utilizando:

Cálculos estequiométricos

• Simplificamos mol de Al y resolviendo la operación:• 3.97 *3/40 =2.9775• redondeando a dos decimales, la respuesta

es 2.98 mol de O2.

Cálculos estequiométricos

• Cálculos mol-gramo• En este tipo de cálculos se involucran los gramos

en la sustancia deseada o en la de partida, y la otra sustancia se expresa en moles.• Cálculos gramo-gramo• En estos ejercicios tanto la sustancia deseada

como la de partida se expresan en gramos.

Cálculos estequiométricosEjemplos que involucran gramos:Para la ecuación mostrada calcule:a) Mol de Mg(OH)2 (hidróxido de magnesio) que se producen a partir de 125 g de agua.b) Gramos de Mg3N2 (nitruro de magnesio) necesarios para obtener 7.11 mol deNH3 (amoniaco).

Cálculos estequiométricos• PASO 1• Revisar que la ecuación esta correctamente balanceada.

• PASO 2• Sustancia deseada: Mg(OH)2 (hidróxido de magnesio ) en

MOL• Sustancia de partida: H2O (agua) 125 g

Cálculos estequiométricos• PASO 3• La sustancia de partida, agua, está expresada en gramos y no

en moles, por lo tanto, no se puede aplicar directamente el factor molar. Es necesario realizar una conversión a moles. Para efectuarlo debemos calcular la masa molecular del agua.

• Recordando: Para obtener la masa molecular, multiplicamos el número de átomos de cada elemento por su masa atómica y las sumamos.

Cálculos estequiométricos

• H20• H 2 * 1,0g = 2,0• O 1 * 16 g = 16,0 Total: 18,0 g

• Para convertir a moles:

Cálculos estequiométricos• Ahora como ya tenemos el dato de la sustancia de partida en

moles, podemos aplicar el factor molar. Recuerde que los datos del factor molar se obtienen de la ecuación balanceada.

• PASO 4

• Cancelamos moles de H2O y obtenemos moles de Mg(OH)2, que son las unidades de la sustancia deseada, y la respuesta es: 3.47 mol Mg(OH)2

Cálculos estequiométricos• Gramos de Mg3N2 (nitruro de magnesio) necesarios para

obtener 7.11 moles deNH3 (amoniaco).• Como este el segundo inciso, empezamos en el paso 2.• PASO 2

• Sustancia deseada: Mg3N2 (nitruro de magnesio) gramos• Sustancia de partida: NH3 (amoniaco). 7.11 mol

Cálculos estequiométricos• PASO 3• Aplicamos directamente el factor molar porque el dato de la

sustancia de partida está en moles:

• PASO 4• Con el factor molar calculamos la sustancia deseada en mol,

pero las unidades de la sustancia deseada son gramos de Mg3N2 por lo que debemos introducir un factor de conversión de mol-gramos.

Cálculos estequiométricos• Primero calculamos la masa molecular del Mg3N2.• Mg3N2

Mg 3 x 24.31 =72.93

N 2 x 14.01 =28.02

100.05g

Cálculos estequiométricos• Factor de conversión:

• De esta forma obtenemos el resultado que es:356.18 g Mg3N2

ESTEQUIOMETRÍA

Ejemplo• ¿Qué cantidad de oxígeno es necesaria para reaccionar con

100 gramos de carbono produciendo dióxido de carbono?Masa atómica del oxígeno = 15,9994.Masa atómica del carbono = 12,0107.La reacción es:• C + O2 CO2

ESTEQUIOMETRÍA

Para formar una molécula de dióxido de carbono, hacen falta un átomo de carbono y dos de oxígeno, o lo que es lo mismo, un mol de carbono y dos mol de oxígeno.

ESTEQUIOMETRÍA

1 mol de carbono 2 mol de oxígeno

12,0107 gramos de carbono

2 • 15,994 gramos de oxígeno

100 gramos de carbono

x gramos de oxígeno

ESTEQUIOMETRÍA

despejando x:

realizadas las operaciones:

x = 266,41 gramos de oxígeno

EJERCICIOS1. Dada la reacción:

¿Cuántas mol de Cu(NO3)2 (nitrato de cobre II) se producen a partir de 5.50 mol de HNO3 (ácido nítrico)?¿Cuántos gramos de CuS (sulfuro de cobre II) son necesarios para producir 8.17 mol de S (azufre)?¿Cuántas mol de NO (monóxido de nitrógeno) se producen cuando se obtienen 175 g de H2O (agua)?¿Cuántos gramos de HNO3 (ácido nítrico) reaccionan con 225 g de CuS (sulfuro de cobre)?Reporte sus respuestas redondeando a dos decimales y utilice las masas atómicas también redondeadas a dos decimales.

EJERCICIOS

2. De acuerdo con los datos mostrados en la siguiente ecuación balanceada:

• a) ¿Cuántas mol de Na3PO4 (fosfato de sodio) reaccionan con 5.45 moles de CaCl2 (cloruro de calcio)?

• b) ¿Cuántos gramos de Ca3(PO4)2 (fosfato de calcio) se producen a partir de 230 g de CaCl2 (cloruro de calcio)?

• c) ¿Cuántas mol de de Na3PO4 (fosfato de sodio) son necesarias para producir 150 g de NaCl (cloruro de sodio)?

• d) ¿Cuántos gramos de NaCl (cloruro de sodio) se producen al obtener 210 g de Ca3(PO4)2 (fosfato de calcio)?