REACCIONESREACCIONESQUÍMICASQUÍMICAS

Ley de conservación de la masaLey de conservación de la masa

“ “Podemos asentar como Podemos asentar como axioma incotrovertible que, axioma incotrovertible que,

en todas las operaciones en todas las operaciones del arte y la naturaleza, del arte y la naturaleza,

nada se crea; existe una nada se crea; existe una cantidad igual de materia cantidad igual de materia

tanto antes como después tanto antes como después del experimento”del experimento”

--Antoine Lavoisier, 1789--Antoine Lavoisier, 1789

REACCIÓN QUÍMICA

Proceso en el que un conjunto de sustancias llamadas reactivos se transforman en un nuevo conjunto de sustancias llamadas productos.

Evidencias físicas de una reacción químicaa) Desprendimiento de un gas b) Desprendimiento de calor y luz

Ejemplo:Ejemplo:2 Mg2 Mg ( (ss)) + O + O2 (2 (gg)) 2 MgO 2 MgO ( (ss))

Dos o más Dos o más sustancias sustancias reaccionan reaccionan para formar para formar uno o más uno o más productosproductos

Notación simbólica para representar una Reacción Química

ECUACIÓN QUÍMICA

EJEMPLO:

Reacción:

Reactivos Productos

1. Sustituir nombres por fórmulas químicas

2. Balancear la ecuación, ajustando el número de átomos de forma que tanto en reactivos y productos aparezca la misma cantidad

Coeficientes Estequiométricos

Nunca se deben agregar átomos o moléculas que no intervengan en la reacción

Nunca se cambian las fórmulas para ajustar la ecuación

ESTEQUIOMETRÍA DE ESTEQUIOMETRÍA DE LAS REACCIONESLAS REACCIONES

Ecuaciones QuímicasEcuaciones Químicas

Reactantes Productos

¿Qué indica esta ecuación?Indica que el metano, CH4, reacciona con el oxígeno, O2, para producir dióxido de carbono, CO2 y agua, H2O

Lenguaje exacto y versátil para describir cambios químicos, Lenguaje exacto y versátil para describir cambios químicos, utilizando símbolos químicosutilizando símbolos químicos

describen reacciones químicasindicanindican

Sustancias que reaccionan o Sustancias que reaccionan o reactivosreactivosSustancias que se forman o Sustancias que se forman o productosproductos

Cantidades relativasCantidades relativas de sustancias que participan en la reacción. de sustancias que participan en la reacción.

Ej: Combustión del gas natural, metano principal componenteEj: Combustión del gas natural, metano principal componente

CHCH44 + 2O + 2O22 CO CO22 + 2H + 2H22OO

CHCH44 + 2O + 2O22 CO CO22 + 2H + 2H22OO 1 molécula 2 moléculas 1 molécula 2 moléculas1 molécula 2 moléculas 1 molécula 2 moléculas 1 mol 2 moles 1 mol 2 moles1 mol 2 moles 1 mol 2 moles 16,04 g 64,00 g 44,01 g 36,03 g16,04 g 64,00 g 44,01 g 36,03 g

80,04 g 80,04 g 80,04 g 80,04 g

Deben ser Deben ser balanceadasbalanceadas para cumplir con la para cumplir con la Ley de conservación de la materia Ley de conservación de la materia

Condiciones especiales, se indican mediante una notación sobre la flecha.Condiciones especiales, se indican mediante una notación sobre la flecha.Por ej. la letra griega delta (Por ej. la letra griega delta () mayúscula significa que se requiere calor para esta ) mayúscula significa que se requiere calor para esta reacción.reacción.

Información adicional, con frecuencia los químicos indican el estado físico de Información adicional, con frecuencia los químicos indican el estado físico de los reactivos y productos utilizando las letras los reactivos y productos utilizando las letras gg, , ll y y ss para los estados gaseoso, para los estados gaseoso, líquido y sólido. Para representar soluciones acuosas, se escribe líquido y sólido. Para representar soluciones acuosas, se escribe acac que significa que significa medio acuoso.medio acuoso.

Ejs:Ejs:

2 HgO2 HgO(s)(s) 2 Hg2 Hg(l)(l) + O + O2(g)2(g)

NaClNaCl(s)(s) HH22OO NaClNaCl(ac)(ac)

Cálculos que se realizan a partir de Cálculos que se realizan a partir de ecuaciones químicasecuaciones químicas

Ecuaciones químicas se pueden utilizar para calcular las cantidades relativas Ecuaciones químicas se pueden utilizar para calcular las cantidades relativas de las sustancias que participan en las reacciones químicas. de las sustancias que participan en las reacciones químicas.

CHCH44 + 2O + 2O22 CO CO22 + 2H + 2H22OO

1 molécula 2 moléculas 1 molécula 2 moléculas1 molécula 2 moléculas 1 molécula 2 moléculas 1 mol 2 moles 1 mol 2 moles1 mol 2 moles 1 mol 2 moles 16,04 g 64,00 g 44,01 g 36,03 g16,04 g 64,00 g 44,01 g 36,03 g

80,04 g 80,04 g 80,04 g 80,04 g

¿Cuántas moléculas de O2 son necesarias para reaccionar con 47 moléculas de CH4?

? moléculas de O2 = 47 moléculas de CH4 x 2 moléculas de O2 = 94 moléculas de O2

1 molécula de CH4

¿Qué masa de O2 se requiere para que reaccionen completamente 24 g de CH4?

CHCH4 4 + 2O+ 2O2 2 CO CO22 + 2H + 2H22OO16,04 g 64,00 g 44,01 g 36,03 g16,04 g 64,00 g 44,01 g 36,03 g

? g de O2 = 24 g CH4 x 64 g O2 = 96 g O2

16 g CH4

Método de la mol

? g de O2 = 24 g CH4 x 1 mol de CH4 x 2 mol de O2 x 32 g O2 = 96 g O2

16 g CH4 1 mol de CH4 1 mol de O2

La mayor parte de las reacciones de combustión se llevan a cabo con exceso de O2

Calcule la masa en gramos de CO2 que se produce al quemar 6,0 moles de CH4 enexceso de O2

? de CO2 = 6,0 mol de CH4 x 1 mol de CO2 x 44,01 g de CO2 = 2,6 g de CO2

1 mol de CH4 1 mol de CO2

¿Qué masa de CH4 producen 3,01 x 1023 moléculas de H2O cuando se queman en exceso de O2?

La ecuación balanceada indica que 1 mol de CH4 produce 2 moles de H2O

? g CH4 = 3,01 x 1023 moléculas H2O x 1 mol H2O x 1 mol CH4 x 16 g CH4 = 4,0 g CH4

6,02 x 1023 moléculas H2O 2 mol H2O 1 mol CH4

ReactivoReactivoLimitanteLimitante

+

REACTIVOS PRODUCTO

4 PANES MÁS DE 2 TAJADAS

¿Cuántos sandwichs puedo hacer?

Rpta: sólo puedo hacer 2 sandwichs, porque el pan me limita la producción de sandwichs pese a que tengo mucho jamón

Reactivo limitanteA partir de él debo hacer el

cálculo de cuánto producto se formará

Reactivo en excesoA pesar de que dispongo de

éste, quedará sin reaccionar. No tiene con qué reaccionar para formar más producto…

Reactivo LimitanteReactivo Limitante

El reactivo limitante es el reactivo presente en El reactivo limitante es el reactivo presente en menor cantidad estequiométricamenor cantidad estequiométrica En otras palabras, es el reactivo que se consumira En otras palabras, es el reactivo que se consumira

primero (en este caso, el Hprimero (en este caso, el H22))

Reactivo LimitanteReactivo Limitante

En el ejemplo anterior, el OEn el ejemplo anterior, el O22 sería el sería el reactivo en reactivo en

excesoexceso

La reacción se detiene La reacción se detiene porque se acaba uno de los reactivosporque se acaba uno de los reactivos

Determina o limita Determina o limita

la cantidad de producto formadola cantidad de producto formado

Se consume en su totalidadSe consume en su totalidad

Reactivo LimitanteReactivo Limitante

¿Cuál reactivo es el limitante?¿Cuál reactivo es el limitante?

Aquel que produce la menor cantidad de producto

Calcular

Cantidad de producto Cantidad de producto que se formará para que se formará para cada una de las cada una de las cantidades que hay de cantidades que hay de reactivos en la reacciónreactivos en la reacción

¿Cuántos gramos de NO(g) pueden producirse en la reacción de 1,00 mol de NH3 y 1,00 mol de O2?

NH3(g) + O2(g) NO(g) + H2O(l)

Masas Molares:NH3 = 17,0 g O2 = 32,0gNO = 30,0 g H2O = 18,0 g

Ejercicio:Ejercicio:

¿Cuántos gramos de NH¿Cuántos gramos de NH33 se pueden preparar a partir de 77,3 se pueden preparar a partir de 77,3

g de Ng de N22 y 14,2 g de H y 14,2 g de H22??

ReacciónReacción

NN22 + H + H22 NH NH33

RendimientoRendimiento•Cuando se consumen totalmente los reactivos?

•Cuando se consume el reactivo limitante?

No necesariamenteNo necesariamente

Rendimiento teóricoRendimiento teóricoCantidad de producto que Cantidad de producto que

debiera formarsedebiera formarse si todo el reactivo limitante si todo el reactivo limitante

se consumiera en la reacciónse consumiera en la reacción

Rendimiento realRendimiento realCantidad de producto Cantidad de producto realmente formadorealmente formado

SiempreSiempre se cumplirá la siguiente desigualdad:se cumplirá la siguiente desigualdad:Rendimiento real Rendimiento real << Rendimiento teórico Rendimiento teórico

¿Cuando acaba una reacción?

Razones de este hecho: 

1. Muchas de las reacciones no terminan, es decir, los reactivos no se convierten totalmente en productos.

2.2. Es posible que haya reacciones laterales o simultáneas, Es posible que haya reacciones laterales o simultáneas, formando productos indeseables, además de los productos formando productos indeseables, además de los productos deseados. Las reacciones diferentes a la deseada se deseados. Las reacciones diferentes a la deseada se denominan denominan “reacciones secundarias”“reacciones secundarias”

3. La recuperación del 100% de la muestra es prácticamente imposible. 

Rendimiento porcentual o % de Rendimiento

Cantidad que relaciona el rendimiento real de la Cantidad que relaciona el rendimiento real de la reacción con el rendimiento teóricoreacción con el rendimiento teórico

% de Rendimiento = Rendimiento real del producto x 100% Rendimiento teórico del producto

En plantas industriales nuevas hacen reaccionar metanol líquido con monóxido de carbono en presencia de un catalizador de acuerdo con la siguiente reacción:

CH3OH (l) + CO(g) CH3COOH (l)

En un experimento se hicieron reaccionar 15,0 g de metanol y 10,0 g de monóxido de carbono ¿Qué masa teórica (en g) de ácido acético se debe obtener? Si se obtienen 19,1 g, ¿cuál es el rendimiento de la reacción?

Ejercicio:Ejercicio:Una muestra de CUna muestra de C66HH66 reacciona con HNO reacciona con HNO33 en exceso. Se aíslan 18,0 g de en exceso. Se aíslan 18,0 g de CC66HH55NONO2. 2. ¿Cuál es el rendimiento porcentual de C¿Cuál es el rendimiento porcentual de C66HH55NONO22? ? ReacciónReacción

CC66HH6 6 + HNO+ HNO3 3 CC66HH55NONO22 + H + H22OO

Solución:Solución: Primero se calcula el rendimiento teórico de CPrimero se calcula el rendimiento teórico de C66HH55NONO22

Reactivo Limitante: C: C66HH66

?g de C?g de C66HH55NONO22 = 24,6 g = 24,6 g

Lo que indica que si la totalidad del CLo que indica que si la totalidad del C66HH66 se convierte en C se convierte en C66HH55NONO22, al aislar , al aislar el producto se deberían obtener 24,6 g de Cel producto se deberían obtener 24,6 g de C66HH55NONO22 (rendimiento del (rendimiento del 100%). 100%). Sin embargo, se aíslan sólo 18,0 g de C6H5NO2.

% Rendimiento = rend. Real del producto x 100% = 18,0 g x 100%% Rendimiento = rend. Real del producto x 100% = 18,0 g x 100% rend. Teórico del productorend. Teórico del producto 24,6 g 24,6 g

% Rendimiento = 73,2 %% Rendimiento = 73,2 %

7 6 3 4 6 3 9 8 4 2 3 2C H O C H O C H O HC H O

Ácido salicílico

Anhídrido Acético

Ácido acetilsalicílico

Ácido Acético

La aspirina (ácido acetilsalicílico) se obtiene por reacción entre el ácido salicílico y el anhídrido acético según la reacción:

a) ¿Cuántos gramos de ácido salicílico y de anhídrido acético deben emplearse para obtener 2 tabletas de 10 g de aspirina (cada una) suponiendo que el rendimiento de la reacción sea del 100%?b) ¿Qué cantidad máxima de ácido acetilsalicílico se puede obtener partiendo de 13,8g de ácido salicílico y 13,8 g de anhídrido acético? ¿Cuál será el rendimiento si en realidad se obtienen 10 g de aspirina?

Cada año se producen millones de toneladas de urea, CO(NH2)2, utilizada como fertilizante. La reacción que se emplea es:

2NH3 + CO2 CO(NH2)2 + H2O

La mezcla habitualmente empleada para iniciar la reacción tiene una proporción molar de NH3 y CO2 3:1. Si se forman 47,7g de urea por mol de CO2 que reacciona, ¿cuáles son a) el rendimiento teórico; b) el rendimiento real; c) el rendimiento porcentual de esta reacción?

Si el rendimiento porcentual para la formación de urea fuese 87,5%, ¿qué masa de CO2 habría que utilizar junto con un exceso de NH3 para obtener 50,0g de CO(NH2)2?

Se prepara nitroglicerina de fórmula molecular C3H5N3O9 (compuesto orgánico altamente explosivo) mezclando 500 mL de glicerina (C3H8O3) cuya densidad es de 1,26 g/cc , y 1100,0 g de ácido nítrico. Al mezclar ambos compuestos se obtiene nitroglicerina y agua. Según esta información:Escriba la ecuación balanceada de esta reacción.Calcule los gramos de que se formarán. Indique el reactivo limitante.¿Que cantidad de glicerina y ácido nítrico se debe mezclar para obtener 850,0 g de nitroglicerina.?Datos: Masas molares [g/mol]: C: 12,01; N: 14,00; O:16,00; H:1,01