Estequiometría. Relaciones cuantitativas en ecuaciones entre reactivos y productos.

MOLES – GRAMOS- NÚMERO DE PARTÍCULAS.

T. Pilar Casafont.

En el leguaje químico el símbolo de un elemento al igual que la fórmula de un compuesto no solo brinda una información cualitativa sino que también cuantitativa de eso trata la estequiometría.

Átomos y moléculas participan en reacciones químicas y éstas se representan por medio de ecuaciones que nos informan cuantitativamente acerca de las sustancias participantes.

4 NH3 + 3 O2 → 2 N2 + 6 H2O

Una ecuación química indica

Cuales sustancias intervienen en el proceso.

Las relaciones de masa o cantidad de sustancia existentes entre las sustancias en cuestión.

La relación en cuanto a número de partículas (átomos-moléculas-iones) que intervienen entre las sustancias.

Una ecuación tiene significado cuantitativo solo si está correctamente balanceada.

6 HCl + 2 Fe → 2 FeCl3 + 3 H2

6 moléc. + 2 átomos →2 moléc. +3 moléc.

6 x NA moléc.+ 2 x NA át. →2 x NA moléc+ 3 x NA moléc. Nota: NA = 6,022 x 10 23

6 moles + 2 moles → 2 moles + 3 moles

6(36,5)g + 2(56)g →2(165,5)g + 3(2) g

4 NH3 + 3 O2 → 2 N2 + 6 H2O4(17 g/mol) + 3 (32 g/mol) → 2 (28 g/mol) + 6(18 g/mol)

68 g + 96 g → 56 g + 108 g

Consideraciones. 1. Los coeficientes representan

proporción mínima de moléculas que se combinan y producen, también representan el número de moles de cada una de las sustancias.

2. Si se multiplican los moles (coeficientes) por NA = número de Avogadro, (6,022 x 1023)da el número de partículas de cada una de las especies.

¿Cómo hacer un ejercicio de cálculos estequiométricos?

Se usa el método factor unitario. Si se altera la cantidad de uno de los reactivos o si se produce más o menos de uno de los productos, se puede determinar la variación que hubo en los otros ya que en una ecuación equilibrada, las relaciones de masa, moles o número de partículas reaccionan siempre de manera proporcional o fija, lo que servirá de punto de referencia.

Dada la sig. ecuación equilibrada.

C3H8 + 5 O2 → 3 CO2+ 4 H2O

A) ¿Cuántos moles de CO2 se producen si se queman 5 moles de C3H8?

5 mol C3H8 x 3 mol CO2 = 15 mol CO2

1 mol C3H8

B) ¿Cuántos gramos de H2O se producen si se queman 700 g de O2?

700 g O2 x 72 g H2O = 3,15x102 g H2O

160 g O2

EcuaciónC3H8 + 5 O2 → 3 CO2 +4 H2O

C) ¿Cuántos moles de CO2 se producen si se queman 375 g de C3H8?

375 g C3H8 x 3 mol CO2 = 2,56x101 mol

44 g C3H8 de CO2

D) ¿Cuántas moléculas de H2O se producen si se queman 1200 g de C3H8?

1200 g C3H8 x 4NA moléc H2O= 6,57x1025

44 g C3H8 de H2O

EcuaciónC3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2 O

E) ¿Cuántos moles de H2 se producen a partir de 5,22x1025 moléculas de C3H8?

5,22 x1025 x 4 mol H2O = 3,47x102mol molécC3H8 6,022x1023 H2O F) ¿Cuántos gramos de O2 se requieren para

producir 3,5 mol de CO2?

3,5mol CO2 x 160 g O2 = 1,87x102 g O2

3 mol CO2

II PARTE.Reactivo límite y porcentaje de

rendimiento.

*Se parte de ecuación química balanceada.*Se mezclan dos cantidades de reactivos y se valora la cantidad de producto formado.*Al ocurrir la reacción uno de los reactivos se agota o consume por completo (reactivo limitante). Limita cantidad de producto formado.*La reacción se detiene al consumirse totalmente uno de los reactivos, mientras el otro queda en exceso o sobra.

Rendimiento teórico → cantidad de producto que se forma cuando reacciona todo el reactivo limitante (según cálculos).

Rendimiento real → cantidad de producto logrado experimentalmente, es menor que el rendimiento teórico por diferentes causas (parte de los reactivos no reaccionan, o reaccionan en forma diferente a la esperada (contaminados), puede ser que se pierda parte de la masa del producto. (se da en el problema).

Porcentaje de rendimiento→ se refiere a porcentaje del producto logrado.% rendimiento= rendimiento real x 100 rendimiento teórico El carbón natural arde en el aire y produce

dióxido de carbono según la ecuación:

C + O2 → CO2

12g 32g 44g

Si se queman 3 mol de C con 128g de oxígeno en un recipiente.

Recordar! pasar reactivos a moles o a gramos según convenga. 3 mol de C x 12 g de C = 36 g de C 1 mol de CMezcla = 36g de C y 128g de O.A- ¿Cuál es el reactivo limitante? Tomar cantidad de cada reactivo y

calcular la cantidad de producto formado a partir de cada uno; el que forme menos cantidad del mismo, como limita la reacción se llama el R. LIMITANTE.

R/ El carbono es el reactivo limitante.

36g de C x 44g de CO2 = 132g de CO2

12gde C

128g de O2 x 44g de CO2 = 176g de CO2

32gde O2

B-¿Cuántos gramos de oxígeno reaccionan? R/ 96g de O2

36g de C x 32gde O2 = 96g de O2 12 g de C

C- ¿Cuántos gramos de oxígeno sobran o están en exceso?

128 g de O2 - 96g de O2 = 32g de O2

Los cálculos para determinar la cantidad del producto formado se deben basar en el reactivo límite.

D- ¿Cuántos gramos de CO2 se producen?

36g de C x 44g de CO2 = 132g de CO2

12g de C La cantidad de producto formado

corresponde al rendimiento teórico.

E- ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento si en el laboratorio

se formaron 115g de CO2? % R = RR x 100 RT

%R= 115g x 100 = 87% de CO2

132 g

Los 115 g de CO2 corresponden al rendimiento real o práctico.