Estequiometria 2008 1

UNIVERSIDAD INCA GARCILASO DE LA VEGA FIAI

ESTEQUIOMETRIA

Es la parte de la Química que se encarga del estudio de las relaciones cuantitativas entre las sustancias que participan en una reacción química en base a las leyes experimentales que gobiernan a estas.

Leyes de las combinaciones quimicas:

A-Leyes Pondérales

A1-Ley de la conservación de la masa (Antonie Lavoisier)

“En un sistema aislado la masa se mantiene constante, lo que implica que la masa total de reactivos es igual a la masa total de las sustancias que se obtienen tras la reacción”

Ejm

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)28g de N2 3x2g H2 2 x17g de NH3

28 + 6 g de H2 34 g de NH3

A2-Ley de las proporciones Definidas (Joseph Proust)

“Cuando dos o más sustancias simples se combinan para formar un determinado compuesto, lo hacen siempre manteniendo la misma proporción entre las masas”

Ejm

2H2 + O2 2H2O4g 32g 36g8g 64g 72g

Relacion: m H2/mO2 = 4/32g= 8/64= 1/8

A3-Ley de las Proporciones Reciprocas (Benjamín Ritcher)

“Si dos sustancias diferentes reaccionan por separado con la misma cantidad de una tercera sustancia, dichas sustancias reaccionaran entre si con la misma cantidades o con cantidades proporcionales”

Por ejemplo, 80 g de calcio se combinan con 32g de oxígeno para oxido de calcio. Por otro lado 4 g de hidrogeno reaccionan con 32 g de oxígeno para producir agua. De ello se podría deducir que, si el calcio y el hidrógeno se combinasen entre sí, sus masas deben estar en la relación:

Quimica I/Quimica General [email protected] Ing Robert Vega Barrantes

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masa de calcio/masa de hidrógeno = 40 / 2 = 20

Pues bien, existe un compuesto de calcio y hidrogeno, el hidruro de calcio, CaH2, en el que las masas de carbono e hidrógeno están en dicha proporción.

2Ca + 1O2 2CaO 80g 32g 2H2 + O2 2H2O 4g 32g Ca + H2 CaH2

40g 2g

L a relacion entre m Ca/m H2= 40/2= 2

A4-Ley de las Proporciones Múltiples (Jhon Dalton)

“ Cuando dos sustancias se combinan y forman diferentes compuestos una de ellas permanece constante y la otra varia en relaciones de números enteros sencillos”Ejm

N2 + O2 N2O, N2O3, NO2

Oxido M % N %O m O/m N / menor

N2O 44 63,63 36,37 0,571 0,571/0,571=1

N203 76 36,84 63,16 1,714 1,714/0,571=3

NO2 46 30,43 69,57 2,286 2,286/0,571=4

Leyes de las combinaciones Volumétricas o Ley volumetrica de Gay Lussac

Solo es aplicable a sustancias gaseosas que interviene en una reacción y que se encuentran a las mismas condiciones de presión y temperatura (condiciones de Avogadro)

“ Los volúmenes de las sustancias gaseosas a las misma condiciones de presion y temperatura, están en relación constante y definida de números enteros y sencillos”

EjmN2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)1V 3V 2V50L 3 x50L 2x 5OL


Se cumple que 1 mol de cualquier gas a las condiciones normales ( 1atm, 0 o C), ocupa un volumen de 22,4L

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Reactivo limitante

Es el reactante que se consume primero en la reacción, y depende de este la cantidad de producto que se forme, ya que al acabarse este reactante no se podrán formar mas producto.

Reactivo en exceso

Es la sustancia que sobra luego de haberse consumido el reactivo limitante

Ejm

Al reaccionar 150g de nitrógeno con 150 g de hidrogeno ¿Cuál es el reactivo limitante? ¿Cuantos gramos de NH3 se producen?

N2 + 3H2 2NH3

1 mol de N2 3moles 2 mol de NH3 Masa esteq 28g 6g 34gMasas dadas 150g 150g x

Hallar el R. Limitante= N2= 150g/28g/mol = 5,35 y H2= 150g/6g/molEl menor valor es 5,35 Entonces 2 mol de NH3/1 mol de N2 = 34 x150 /28 = 182,148 g de NH3

Rendimiento de las reacciones:

Es la cantidad real o experimental de producto obtenido durante una reacción química o también se considera como la comparación de la cantidad experimentalmente obtenida de uno de los productos de la reacción con la cantidad del mismo producto que se espera obtener.

En términos de porcentaje se determina según:

%R = Cantidad producto (experimental o real) x100Cantidad producto (teórico)

% R=Rendimiento real x 100Rendimiento Teórico

Rendimiento Teórico de una reacción:



Es la cantidad de producto que según se calcula, se va a producir mediante la ecuación balanceada cuando reaccione todo el reactivo limitante

Rendimiento Real o Experimental

Es la cantidad de producto obtenido en la practica experimental, por lo general es inferior al rendimiento teórico

Porcentaje de pureza de una reacción química

Por lo general las muestras químicas que interviene en un proceso no son químicamente puras, pues tienen cierto grado o porcentaje de impurezas

En una reacción química solo intervienen sustancias químicamente puras, las impurezas no reaccionan, por lo tanto en los cálculos estequiometricos solo se trabaja la parte pura de la muestra química

% Pureza= Cantidad de sustancia pura x 100Cantidad de muestra impura

Preguntas de aplicación

1-A partir de la descomposición electrolítica de 1Kg de cloruro de sodio, que contiene 4,4 % de impurezas, ¿Cuántos gramos de sodio se obtendrá

2-Calcular el volumen de oxigeno obtenido a 17 oC y 740mm de Hg, al hacer combustión completa 22 g de propano (C3H8)

3-¿Qué peso de sulfato de cobre se obtendrá de la reacción de 6,35g de cobre metálico con un exceso de acido sulfúrico?

4-Al calentar 200 gramo de “piedra caliza” (CaCO3 impuro) con 80% de pureza ¿Qué peso de cal viva se obtiene?, ¿Qué volumen de CO2 se obtiene a condicione normales?

5-Se somete a fermentación 360g de glucosa C6H1206 según la siguiente reacción:

C6H1206 C2H5OH + CO2

Se obtuvo así 150g de alcohol etílico (C2H5OH) ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de la reacción para obtener alcohol?

6-Calcular el volumen de oxigeno que será necesario a condiciones normales para quemar todo el acetileno producido a partir de 12,8 g de CaC2



7-Calcular la riqueza del carburo de calcio comercial sabiendo que 1 Kg de este forma 336 l de C2H2 según la ecuación

CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca (OH)2

8-Cuantas moléculas O2 reaccionaran con 47 moléculas CH4 según la ecuación

CH4 + 2O 2 CO2 + 2H2O

9-Calcular las masas de NaOH e impurezas en 45,2g de NaOH en un 98,2 % puro

10-Que masa de clorato potasico KCLO3 contendrá 40 g de oxigeno

11-a-Cuantos gramos de cloruro sodico NaCl estan contenidos en 33 g de disolución salina que tiene 5 % en masa de NaCl? b-El vinagre es acido acético CH3COOH del 5% en masa.-¿Cuántos gramos de acido acetico estan contenidos en 33 g de vinagre? c-Cuantas libras de acido acetico estan contenidos en 33 lb de vinagre?

12-¿Qué masa de carbonato de magnesio estan contenidos en 671 lb de una mena que tiene 27,7 % en masa de carbonato de magnesio?b-¿Qué masa de impurezas están contenidos en la muestra

13-La masa molecular de la hemoglobina es de unos 65.000 g/mol, la hemoglobina contiene 0,35% en masa de fierro ¿Cuantos atomos de hierro hay en una molécula de hemoglobina?

12-Cuantos moles de agua podrían producirse en la reacción de 3,5 moles de metano con exceso de oxigeno?

13-Que masa de CO2 se formaría en la reacción de 16g de CH4 con 48 g de O2

14- Que masa de CLO2 se necesita para producir 8,36 Kg de HCLO3 según la reacción

2CLO2 + H2O HCLO3 + HCLO2

Referencias Bibliograficas

CHANG Raymond. Química. Editorial Mc Graw Hill Interamericana Editores. 6ta Edición 1998

MASTERTON-SLOWINSKI STANITSKI. Quimica General Superior. Mc Graw Hill. Sexta Edicion, 1989

BROWN, T LEMAY,H BUSTEN B Quimica La ciencia Central. Prentice Hall. Septima edicion, 1998.

CHOPPIN G, JAFFE B JACKSON L. Quimica , publicaciones cultural S.A 1966






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