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Cálculos estequiometricos

Calculos estequiometricos

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  • 1. Los clculos estequiomtricos se basan en las relaciones fijas de combinacin que hay entre lassustancias en las reacciones qumicas balanceadas. Estas relaciones estn indicadas por lossubndices numricos que aparecen en las frmulas y por los coeficientes. Este tipo de clculoses muy importante y se utilizan de manera rutinaria en el anlisis qumico y durante la produccinde las sustancias qumicas en la industria. Los clculos estequiomtricos requieren una unidadqumica que relacione las masas de los reactantes con las masas de los productos. Esta unidadqumica es el mol.QUE SON LOS CLCULOSESTEQUIOMETRICOS?

2. Es el clculo de las relaciones cuantitativas entre reactantes1 (o tambin conocidos como reactivos) y productos en eltranscurso de una reaccin qumica. Estas relaciones se pueden deducir a partir de la teora atmica. La estequiometriaes la ciencia que mide las proporciones cuantitativas o relaciones de masa de los elementos qumicos que estnimplicados.PrincipioEn una reaccin qumica se observa una modificacin de las sustancias presentes: los reactivos se consumen para darlugar a los productos.A escala microscpica, la reaccin qumica es una modificacin de los enlaces entre tomos, por desplazamientos deelectrones: unos enlaces se rompen y otros se forman, pero los tomos implicados se conservan. Esto es lo que llamamosla ley de conservacin de la masa, que implica las dos leyes siguientes:1. la conservacin del nmero de tomos de cada elemento qumico2. la conservacin de la carga total3.Las relaciones estequiometrias entre las cantidades de reactivos consumidos y productos formados dependendirectamente de estas leyes de conservacin, y estn determinadas por la ecuacin (ajustada) de la reaccin.ESTEQUIOMETRIA 3. MOLEs uno de los ms importantes en la qumica.Su comprensin y aplicacin son bsicas enla comprensin de otros temas. Es una partefundamental del lenguaje de la qumica.Cantidad de sustancia que contiene el mismonmero de unidades elementales (tomos,molculas, iones, etc.) que el nmero detomos presentes en 12 g de carbono 12.Cuando hablamos de un mol, hablamos de unnmero especfico de materia. Por ejemplo sidecimos una docena sabemos que son 12,una centena 100 y un mol equivale a 6.022x10 Este nmero se conoce como Nmero deAvogadro y es un nmero tan grande que esdifcil imaginarlo.MOLES ATOMOSGRAMOS(MASAATOMICA)1 mol de S 6.022 x 10 tomos de S32.06 g deS1 mol deCu6.022 x 10 tomos de Cu63.55 g deCu1 mol de N 6.022 x 10 tomos de N14.01 g deN1 mol deHg6.022 x 10 tomos de Hg200.59 g deHg2 moles deK1.2044 x 10 tomos de K78.20 g deK0.5 molesde P3.0110 x 10 tomos de P15.485 g dePUN MOL 4. En base a la relacin que establecimos entre moles, tomos y masa atmica paracualquier elemento, podemos nosotros convertir de una otra unidad utilizando factores deconversin. Ejemplos:Cuntas moles de hierro representan 25.0 g de hierro (Fe)?Necesitamos convertirgramos de Fe a moles de Fe. Buscamos la masa atmica del Fe y vemos que es 55.85 g.Utilizamos el factor de conversin apropiado para obtener moles.25.5 Gfe( 1 mol55.85g) = 0.448molesFeLa unidaddel dato yeldenominador delfactor deconversindebe ser lamisma 5. Volumen molar de un gas en condiciones normalesEn ciertas ocasiones de presin y temperatura, es posible que la mayora de las sustanciasexistan en alguno de los tres estados de la materia: solido, lquido y gaseoso. Por ejemplo, elagua puede estar en estado slido como hielo, en estado lquido como en agua o en estadogaseoso como vapor. Las propiedades fsicas de una sustancia dependen a menudo de suestado.Los gases son en diversos aspectos mucho ms sencillos que los lquidos y los slidos. Elmovimiento molecular de los gases resulta totalmente aleatorio, y las fuerzas de atraccin entresus molculas son tan pequeas que una se mueve en forma libre y fundamentalmenteindependiente de las otras. Sujetos a cambios de temperatura y presin, los gases se comportanen forma ms previsible que los slidos y los lquidos. Las leyes que norman estecomportamiento han desempeado una importante funcin en el desarrollo de la teora atmicade la materia y la teora cintica molecular de los gases.De acuerdo con lo anterior se llega a volumen molar de un gas, que es el volumen ocupado porun mol de cualquier gas en condiciones normales de presin y temperatura.Las condiciones de 0 C (273.15 K) Y 1 atm (760 mm de Hg) se denominan temperatura y presinestndar y, a menudo se abrevian TPE.Es decir, un mol de cualquier gas, en condiciones normales, ocupa siempre el mismo volumen;este volumen es el volumen molar y es 22,4 litros.VOLUMEN MOLAR DE UN GAS EN CONDICIONES NORMALES 6. Las reacciones qumicas son procesos en los que una o ms sustancias se transforman en otra uotras con propiedades diferentes. Para que pueda existir una reaccin qumica debe habersustancias que reaccionan y sustancias que se forman. Se denominar reaccionante o reactivo ala sustancia qumica que reacciona. A las sustancias que se generan debido a una reaccinqumica se les denomina sustancia resultante o producto qumico. Los cambios qumicos alteranla estructura interna de las sustancias reaccionantes.Generalmente, se puede decir que ha ocurrido una reaccin si se observa que al interactuar los"supuestos" reaccionantes se da la formacin de un precipitado, algn cambio de temperatura,formacin de algn gas, cambio de olor o cambio de color durante la reaccin.A fin de expresar matemtica una reaccin qumica se hace necesario utilizar una expresin en lacual se sealan los reactivos y los productos. Esta expresin recibe el nombre de ecuacinqumica.Existen cuatro tipos de reacciones:a) Combinacin) Descomposicin) Desplazamiento) Doble combinacinLas reacciones tambin pueden ser clasificadas en a) Reaccin qumica homognea y b)Reaccin qumica heterognea. El estudio de la rapidez con la que se efecta una reaccinqumica, consumiendo reaccionantes qumicos y liberando productos qumicos, se denominacintica qumica. Se puede expresar la rapidez de reaccin como la relacin que se presentaentra la masa de reaccionante consumida y tiempo que dura la reaccin. Tambin se puedetomar la rapidez de reaccin como la relacin existente entre la masa formada de producto y eltiempo de reaccin.REACCIONES QUMICAS 7. Reacciones de xido - reduccinLas reacciones de xido - reduccin o REDOX son aquellas donde est involucrado un cambioen el nmero de electrones asociado a un tomo determinado, cuando este tomo o elcompuesto del cual forma parte se transforma desde un estado inicial a otro final.La gran mayora de las reacciones redo ocurren con liberacin de energa. Por ejemplo: laCOMBUSTION de COMPUESTOS ORGANICOS que proporciona energa calrica, lasreacciones que se realizan en una pila o batera, donde la energa qumica es transformada enenerga elctrica, y las reacciones ms importantes, desde el punto de vista de nuestro curso,que ocurren a nivel del METABOLISMO de un ser viviente. Como los ALIMENTOS sonsubstancias reducidas, el organismo las oxidada controladamente, liberando energa en formagradual y de acuerdo a sus requerimientos. Esta energa es transformada en energa qumica enforma de ATP, la cual es utilizada para todos los procesos endergnicos que ocurren en losorganismos.Un tomo neutro cualquiera tiene un nmero definido de electrones, el cual corresponde alnmero de protones que posee su ncleo; es decir, tiene tantos electrones como el valor de sunmero atmico.Por ejemplo:H Z = 1; es decir 1 protn y 1 electrnNa Z = 11; es decir 11 protones y 11 electronesI Z = 53; es decir 53 protones y 53 electronesGeneralmente, cuando un elemento determinado se combina a travs de una reaccin qumica,el nmero de electrones que est asociado a l, puede ser mayor o menor que su nmeroatmico caracterstico. De aqu nace el concepto de estado de oxidacin o nmero de oxidacin.Lo que simplemente significa, el nmero de electrones en exceso o de dficit que se le asigna aun elemento con respecto a su nmero atmico, cuando forma parte de un compuesto o est enforma de in, siguiendo ciertas reglas. 8. Se denomina gas al estado de agregacin de la materia enel que las sustancias no tienen forma ni volumen propio,adoptando el de los recipientes que las contienen. Lasmolculas que constituyen un gas casi no son atradasunas por otras, por lo que se mueven en el vaco a granvelocidad y muy separadas unas de otras, explicando aslas propiedades:Las molculas de un gas se encuentran prcticamentelibres, de modo que son capaces de distribuirse por todoel espacio en el cual son contenidos. Las fuerzasgravitatorias y de atraccin entre las molculas sondespreciables, en comparacin con la velocidad a que semueven las molculas.Los gases ocupan completamente el volumen delrecipiente que los contiene.Los gases no tienen forma definida, adoptando la de losrecipientes que las contiene.Pueden comprimirse fcilmente, debido a que existenenormes espacios vacos entre unas molculas y otras.El estado gaseoso es un estado disperso de la materia, esdecir , que las molculas del gas estn separadas unas deotras por distancias mucho mayores del tamao deldimetro real de las molculas. Resuelta entonces, que elvolumen ocupado por el gas ( V) depende de lapresin (P), la temperatura (T) y de la cantidad o numerode moles ( n).Propiedades Generales De Los Gases. Pequea densidad debida a que en virtud de la ausenciade cohesin entre sus molculas estas se hallan muyalejadas unas de otras existiendo por ello muy poca masaen la unidad de volumen. Son perfectamente homogneos e istropos, es decir,tienen las mismas propiedades en todos sus puntos comoconsecuencia de la libertad de sus molculas en todas lasdirecciones. Tienden a ocupar el mximo volumen (expansibilidad)adoptan la forma y el volumen del recipiente que loscontiene. Son muy compresibles debido a la ausencia de fuerzasde repulsin entre sus molculas. Se mezclan completamente y de manera uniformecuando estn en el mismo recipiente. Pequea viscosidad aunque no nula ya que las accionesmutuas entre molculas no son totalmente despreciables.GASES 9. Volumen y temperatura de los gases encondiciones normales:TemperaturaEs una medida de la intensidad del calor, y el calora su vez es una forma de energa que podemosmedir en unidades de caloras. Cuando un cuerpocaliente se coloca en contacto con uno fro, el calorfluye del cuerpo caliente al cuerpo fro.K =C + 273La temperatura de un gas es proporcional a laenerga cintica media de las molculas del gas. Amayor energa cintica mayor temperatura yviceversa. La temperatura de los gases se expresaen grados kelvin.VolumenEs el espacio ocupado por un cuerpo.Unidades de volumenm3=1000 litros litro=1000 centmetros cbicos (c/c)1c.c=1 mililitroEn una gas ideal (es decir, el gas cuyo comportamientoqueda descrito exactamente mediante las leyes queplantearemos ms adelante), el producto PV divididopor nT es una constante, la constante universal de losgases, R . EL valor de R depende de las unidadesutilizadas para P, V, n y T. A presiones suficientementebajas y a temperaturas suficientemente altas se hademostrado que todos los gases obedecen las leyes deBoyle, Charles y Gay-Lussac, las cuales relacionan elvolumen de un gas con la presin y la temperatura.Leer ms:VOLUMEN Y TEMPERATURA DELOS GASES EN CONDICIONESNORMALES 10. Teora Cintica De LosGases IdealesGas IdealLos Gases que se ajusten aestas suposiciones sellaman gases ideales yaquellas que no se lesllaman gases reales, osea, hidrgeno, oxgeno,nitrgeno y otros. Se diceque un gas tiene uncomportamiento como ungas ideal, si a temperaturassuficientemente altas ypresiones suficientementebajas, su densidad esmucho menor que ladensidad crtica.Caractersticas de GasIdealSe considera que un gasideal presenta las siguientescaractersticas:El nmero de molculas esdespreciable comparadocon el volumen total de ungas.No hay fuerza de atraccinentre las molculas.Las colisiones sonperfectamente elsticas.Evitando las temperaturasextremadamente bajas y laspresiones muy elevadas,podemos considerar quelos gases reales secomportan como gasesideales.Ley de BoyleLa ley de Boyle estableceque la presin de un gas enun recipiente cerrado esinversamente proporcionalal volumen del recipiente.Esto quiere decir que si elvolumen del contenedoraumenta, la presin en suinterior disminuye y,viceversa, si el volumen delcontenedor disminuye, lapresin en su interioraumenta.La ley de Boyle permiteexplicar la ventilacinpulmonar, proceso por elque se intercambian gasesentre la atmsfera y losalvolos pulmonares. Elaire entra en los pulmonesporque la presin internade estos es inferior a laatmosfrica y por lo tantoexiste un gradiente depresin. Inversamente, elaire es expulsado de lospulmones cuando estosejercen sobre el airecontenido una presinsuperior a la atmosfrica.De la Ley de Boyle se sabeque la presin esdirectamente proporcionala la temperatura con locual la energa cintica serelaciona directamente conla temperatura del gasmediante la siguienteexpresin:Energa cinticapromedio=3kT/2.Donde k es la constante deBoltzmann. La temperaturaes una medida de energadel movimiento trmico ya temperatura cero laenerga alcanza un mnimo(el punto de movimientocero se alcanza a 0 K).TEORA CINTICA DE LOSGASES IDEALES