ESTEQUIOMETRIAFACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL

* ESTEQUIOMETRIAEs aquella parte de la qumica que estudia las relaciones cuantitativas, ya sea con respecto a la masa, volumen, moles etc, de los componentes de una reaccin qumica. Dichas relaciones estn gobernadas por leyes, stas pueden ser ponderales y / o volumtricas.La palabra estequiometra fue introducida en 1792 por Jeremas Richter para identificar la rama de la ciencia que se ocupa de establecer relaciones ponderales (o de masa) en las transformaciones qumicas.Jeremias Benjamin Richter.Estequiometria, del griego "stoicheion (elemento) y "mtrn (medida) Nota:

Mol y el nmero de Avogadro Mol: es la cantidad de materia que contiene tantas entidades elementales (tomos, molculas u otras partculas) como tomos hay exactamente en 12 g ( 0,012 kg) del istopo de carbono 12. 1 mol de tomos de 12C = 6,0221367 x 1023 partculas. Nmero de Avogadro (NA)

*

1 mol de He 6,022 x 1023 partculas de He

M. a. de H: 1.008 uma 6.022 x 1023 tomos de HM. a. de He: 4.003 uma 6.022 x 1023 tomos de HeM. a. de S: 32.07 uma 6.022 x 1023 tomos de S

M. a. (masa atmica)

Qumica (1S, Grado Biologa, G12) UAM 2009/10 1.Estequiometra *Ecuaciones qumicas: estequiometriaCon cuntos moles de H2 reaccionan 2,40 moles de O2? Cuntos moles de H2O producen?

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*Leyes PonderalesLas leyes ponderales son un conjunto de leyes que tienen como objetivo el estudio de las masas de las sustancias, en una reaccin qumica, entre dos o ms sustancias qumicas. Por lo tanto se puede decir que se divide en cuatro importantes leyes como lo son:1. LEY DE LA CONSERVACIN DE LA MASAFue planteada por el qumico frances Antoine Lavoiser (1743 1794) considerado el padre de la qumica moderna; nos indica que en toda reaccin qumica completa y balanceada la masa total de las sustancias reactantes es igual a la masa total de las sustancias de los productos.A. Lavoisier

*Ejemplo:Se cumple: Sntesis del aguaEjemplo: Cuntos gramos de oxigeno se producen al calentar un kilogramo de perclorato de potasio, que se descompone para formar cloruro de potasio y oxigeno?P.A( K=39; Cl=35,5; O=16 ) KClO4 KCl + 2O2A) 522,43g B) 462,09g C)130,62g D) 39,20g E) 261,32g

Solucin:

*2. LEY DE PROPORCIONES DEFINIDASFue enunciada por el qumico francs Joseph Louis Proust (1748 1822); establece que en todo proceso qumico los reactantes y productos participan manteniendo sus masas o sus moles en proporcin fija, constante y definida; cualquier exceso de uno de ellos permanece sin reaccin.J.L Proust

Qumica (1S, Grado Biologa, G12) UAM 2009/10 1.Estequiometra *Ecuaciones qumicas: estequiometraCon cuntos gramos de H2 reaccionan 38,4 gramos de O2? Cuntos gramos de H2O producen? [Masas atmicas: H 1,008; O 16,00]

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*Ejemplo:+++++Cu + S CuS Observacin:De la ecuacin: 10 g de Cu se requieren para reaccionar con 5,06g y producir 15,06 g de CuS .Si se combina 10 g de Cu con 7,06 g de S se observa que las masas de los elementos no intervienen en la misma relacin de Proust o relacin estequiomtrica.

*Conceptos ImportantesReactivo Limitante (R.L.): Es aquel reactante que interviene en menor proporcin estequiomtrica por lo tanto se agota o se consume totalmente y limita la cantidad de producto(s) formado(s). El reactivo en exceso (R.E.): Es aquel reactante que interviene en mayor proporcin estequiomtrica, por lo tanto sobra (exceso) al finalizar la reaccin.Ejemplo: 2Na + S Na2S. Si la anterior es la ecuacin de la reaccin del sodio (P.A=23) con el azufre (P.A=32), la reaccin de 46g de sodio con 46g de azufre dar una masa de sulfuro de sodio igual a :

39g B) 55g C) 46g D) 78gE) 92gSolucin:

Qumica (1S, Grado Biologa, G12) UAM 2009/10 1.Estequiometra Reactivo limitanteEn un recipiente cerrado se prepara una mezcla de 2,40 mol de O2 y 4,00 mol de H2. Se hace saltar una chispa y se produce la reaccin de formacin de H2O indicada ms arriba.Cuntos moles de O2 reaccionan?Cuntos moles de H2 reaccionan?Cuntos moles de H2O se forman?1) 2,40 mol O2 podran reaccionar con 4,80 mol H2, pero slo hay presentes 4,00 mol H2; luego se quedar O2 sobrante sin reaccionar. 2) 4,00 mol H2 pueden reaccionar con 2,00 mol O2; como hay presentes 2,40 mol O2, quedaran 0,40 mol O2 sobrantes sin reaccionar. 3) 4,00 mol H2 reaccionan con 2,00 mol O2 y producen 4,00 mol H2O.4) El resultado de la reaccin es que se consume todo el H2, se producen 4,00 mol H2O y quedan presentes sin reaccionar 0,40 mol O2.El H2 acta de reactivo limitante

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*3. LEY DE PROPORCIONES MLTIPLESFue enunciada por el qumico Ingles John Dalton (1766 1844); establece si dos sustancias simples reaccionan para generar dos o ms sustancias de una misma funcin qumica, se observar que mientras que la masa de uno de ellos es constante, la masa del otro vara en relacin de nmeros enteros y sencillos.J. Dalton

*4. LEY DE PROPORCIONES RECPROCASFue enunciada por Wenzel Richter, establece si las masas de las sustancias A y B pueden reaccionar separadamente con la misma masa de una tercera sustancia C , entonces si A y B reaccionan juntos, lo harn con la misma masa con que reaccionan con C o con masas, mltiplos o submltiplos, a la mencionada. Ejemplo:

* Leyes VolumtricasFue anunciada por el cientfico Joseph Louis Gay Lussac (1778 1850), quin investigando las reacciones de los gases determino: Los volmenes de las sustancias gaseosas que intervienen en una reaccin qumica, medidos en las mismas condiciones de presin y temperatura, estn en relacin de nmeros enteros sencillos.J.L Gay - Lussac

Reaccin (1)1 H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) 2g 71gReaccin (2)2 Na(s) + Cl2(g) 2NaCl(s) 46g 71gConclusin1 H2(g) + 2Na(s) 2NaH(s) 2g 46g

*Ejemplo:Para la reaccin se cumple: Ejemplo: Para la obtencin de 20L de gas amoniaco NH3 se requiere:A) 5L H2, 15L N2 B) 10L H2, 10L N2 C) 10L H2, 20L N2D) 15L H2, 5L N2 E) 30L H2, 10L N2Solucin:

Ecuacin qumica 1 N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)Relacin molar1 mol 3 mol 2 mol1 vol 3 vol 2 volRelacin volumtrica 5L 15L 10L 20mL

* PORCENTAJE DE PUREZA DE UN MUESTRA QUMICA

Slo reaccionan las sustancias qumicamente puras, las impuras no reaccionan; por consiguiente, en los clculos estequiomtricos slo trabajaremos con la parte pura de la muestra qumica.

*Ejemplo: Cuntas moles de dixido de carbono se produce, si 375g de CaCO3 con 80% de pureza se descompone segn la reaccin CaCO3 CaO + CO2P.A( Ca=40; C=12; O=16 )

A) 3,75 B) 3,00 C) 3,20 D) 3,55 E) 2,95Solucin:

*Ejemplo: Se hace reaccionar 20g de NaNO3, cuya pureza es 75% con suficiente cantidad de H2SO4, segn la ecuacin: 2NaNO3 + H2SO4 Na2SO4 + 2HNO3Calcule el peso de HNO3 producido.Datos: P.F( HNO3=63 g/mol; NaNO3= 85g/mol)

A) 14,8g B) 11,1g C)22,2g D) 13,9gE) 18,5gSolucin:

*PORCENTAJE DE RENDIMIENTO O EFICIENCIA DE UNA REACCIN (%R)

Rendimiento terico.- Es el mximo rendimiento que puede obtenerse cuando los reactantes dan solamente producto; la cantidad real del reactivo limitante se usa para los clculos estequiomtricos de rendimientos tericos.Rendimiento Real.- Es la cantidad obtenida de un producto en la practica cuando se ha consumido totalmente el reactivo limitante; es decir que tericamente debemos obtener el 100% de una determinada sustancia, pero por diversos factores como presencia de impurezas, fugas, malos equipos, etc; este porcentaje se reduce.

El porcentaje de rendimiento es la medida de la eficiencia de la reaccin y se define como:

Rendimiento de las reacciones qumicasEjemplo: Si la sntesis industrial de urea a partir de amoniaco y dixido de carbono tiene un rendimiento del 79,4%, qu masas de amoniaco y de dixido de carbono se consumen para producir 1000 kg de urea? 1) Calculamos la cantidad de urea que se producira si el rendimiento fuese del 100% 2) Calculamos las cantidades de reactivos necesarias para producir esa urea; utilizamos la estequiometra de la reaccin global ajustada y las masas atmicas (ejemplo anterior)

*Ejemplo: A partir de 0,303g de KClO3 se ha obtenido 0,1g de O2. Calcular el porcentaje de rendimiento de la reaccin: 2 KClO3 2 KCl + 3 O2P.A( K=39; Cl=35,5; O=16 )A) 84,2% B) 64,0% C) 94,0% D) 74,2% E) 32,0%Solucin:

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