ESTEQUIOMETRÍA

Introducción

La palabra estequiometría fue introducida en 1792 por Jeremías Richter para identificar la rama de la ciencia que se ocupa de establecer relaciones ponderales (o de masa) en las transformaciones químicas.

Definición:

La estequiometría es el área de la química que se preocupa de estimar las cantidades exactas de reactivos y productos obtenidos en una reacción química.

Estequiometría, del griego "stoicheion” (elemento) y "métrón” (medida)

LEYES PONDERALES (Fundamentos de la Estequiometría)

LEYES PONDERALES (Fundamentos de la Estequiometría)

Durante un cambio químico no se produce ningún cambio detectable en la masa total

"En toda reacción química la suma de las masas de las sustancias reaccionantes es igual a la suma de las masas de los productos resultantes de la reacción."

LAVOISIER: Ley de conservación de la masa

La consecuencia más importante de la ley de conservación de la masa es la necesidad de AJUSTAR LAS ECUACIONES QUÍMICAS, es decir, tener el mismo número de átomos de cada elemento en los reactivos y en los productos.

N2 + H2 NH33 2

Ley de las proporciones definidas

Por lo tanto, diferentes muestras de un compuesto puro siempre contienen los mismos elementos en la misma proporción

10,0 g Cu

10,0 g Cu

5,06 g S

7,06 g S

Esta ley fue formulada y probada por J. L. Proust en 1799

+

+

15,06 g CuS

2,00 g S15,06 g CuS

"Cuando varios elementos se unen para formar una sustancia determinada lo hacen siempre en una relación de masa constante, independientemente del proceso seguido para su formación".

+

20,0 g Cu

+10,0 g Cu5,06 g S 15,06 g CuS

+

Ley de las proporciones múltiples

Establece que:

“Las masas del primer elemento que se combinan con una masa fija del segundo

elemento, están en una relación de números enteros sencillos.”

Formulada por Dalton, se aplica a dos elementos que forman más de un compuesto:

REACCIONES Y ECUACIONES QUÍMICAS:

Una ecuación química indica de forma simbólica los cambios que tienen lugar en una reacción química. Permite conocer las

sustancias que intervienen en el proceso químico y la proporción en la que lo hacen.

En toda reacción química se cumple el principio de conservación de la masa y el principio de conservación de las cargas eléctricas, para ello, la reacción

química debe estar AJUSTADA

Cu + 2Ag+ Cu2+ + 2Ag

Coeficientes estequiométricos

INFORMACIÓN QUE PROPORCIONAN LOS COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTRICOS.

INFORMACIÓN QUE PROPORCIONAN LOS COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTRICOS.

Los coeficientes estequiométricos indican el número de átomos de cada elemento, el número de moléculas de

cada compuesto y también nos informa del N° de moles de cada compuesto que intervienen en la reacción.

2 H2 + O2 2 H2O

C3H8+ O2 CO2 H2O35 4+

CONCEPTO DE MOLLos átomos y las moléculas son objetosmuy pequeños y requieren una unidad de cantidad de sustancia muy grande.

“El Mol”1 docena: Un conjunto de 12 unidades o elementos

1 Centena : Un conjunto de 100 unidades o elementos

1 mol : Un conjunto de 6.022x1023 unidades elementales (átomos, moléculas, iones, electrones, etc.)

602.200.000.000.000.000.000.000 unidades

Un mol se define como la cantidad de materia que contiene tantos objetos (átomos, moléculas u otros) como átomos hay exactamente en 12 gramos de Carbono-12. Este número fijo se conoce como el número de Avogadro. Su valor, obtenido experimentalmente es de 6,022 x 10 23 unidades.

Definición Mol:

1 mol de átomos de Cu : 6.022x1023 átomos de Cobre

1 mol de moléculas de agua (H2O) : 6.022x1023 moléculas de agua (H2O)

1 mol de iones cloruro (Cl-) : 6.022x1023 iones cloruro (Cl-)

Masa molar de los átomosLa masa molar (M) de un átomo es la masa contenida en un mol de dicha partícula expresada en gramos.

Es una propiedad física característica de cada sustancia pura. Sus unidades en química son los gramos por mol (g/mol).

Masa molar de Masa molar de 1 mol1 mol de átomos de azufre: 32 g/mol de átomos de azufre: 32 g/mol

Masa molar de Masa molar de 1 mol1 mol de átomos de cloro: 35,5 g/mol de átomos de cloro: 35,5 g/mol

Por ejemplo:

Elemento Masa molar Número de átomos

H 1,008 g 6,022x1023

He 4,003 g 6,022x1023

C 12,01 g 6,022x1023

O 16,00 g 6,022x1023

Masa molar de los compuestosLa masa molar (M) de un compuesto se define como la masa contenida en un mol de ese compuesto, y se determina sumando las masas molares de cada uno de los átomos que lo componen.

Por ejemplo:Para el agua (H2O), la masa molar será:

M = 2(1,008 g/mol) + 1(16,00 g/mol)

M = 18,02 g/mol

Masa molar del agua es 18,02 g/mol

Ejemplo 2:Calcule la masa molar del hidróxido de calcio, Ca(OH)2.

R: 74,10 g/mol

Conociendo el número de Avogadro y la masa molar de un elemento es posible calcular la masa de cada átomo individual. También puede determinarse el número de átomos en una muestra pesada de cualquier elemento.

Ejemplo:Cuando se añade selenio (Se) al vidrio, éste adquiere un brillante color rojo. Calcule: (masa molar Se, M = 79 g/mol)

a) La masa de un átomo de selenio. b) El número de átomos de selenio en una muestra de

1000 g del elemento.

R: a) 1,311 x 10-22 g de selenio (Se)

b) 76,24 x 1023 átomos de selenio (Se)

Ejercicio:

Gracias a las relaciones estequiométricas se pueden establecer relaciones mas complejas y desconocidas. Por ejemplo:

¿Cuántos moles de metano (CH4) son necesarios para formar 70 g de CO2 al reaccionar con la cantidad apropiada de oxigeno?

R: 1,59 moles de CH4

Conversión Mol-Gramo

Con frecuencia resulta necesario convertir los moles de una sustancia a masa en gramos o viceversa. Dichas conversiones se realizan utilizando la siguiente relación:

n

mM

Donde:

M es la masa molar en gramos/mol (g/mol)

m representa la masa en gramos (g)

n es la cantidad de sustancia expresada en moles (mol)

Ejemplo 1:El sulfato de calcio (CaSO4) es el principal ingrediente de la tiza utilizada antiguamente y aún hoy día por profesores y profesoras para escribir en la pizarra. Determinar el número de moles de sulfato de calcio que hay en un trozo de tiza de 14,8 g.En primer lugar, la estrategia consistirá en calcular la masa molar del compuesto según su formula

Formula: CaSO4, así que la masa molar es:

M = 1(40,08 g/mol) + 1(32,06 g/mol) + 4(16,00 g/mol)

M = 136,14 g/mol

En la relación , despejamos n y se obtiene:

n = 0,11 mol de CaSO4

n

mM

M

mn

molg

gn

/14,136

8,14

Ejemplo 2:El ácido acetilsalicílico (C9H8O4) es el principio activo de la aspirina. ¿Cuál es la masa, en gramos, de 0,287 moles de ácido acetilsalicílico?

En primer lugar, la estrategia consistirá en calcular la masa molar del compuesto según su formula y la emplearemos para convertir 0,287 moles a masa en gramos.

Formula: C9H8O4, así que la masa molar es:

M = 9(12,01 g/mol) + 8(1,00 g/mol) + 4(16,00 g/mol)

M = 180,09 g/mol

En la relación , despejamos m y se obtiene:

m = 51,68 g de C9H8O4

n

mM nMm

molmolgm 287,0/09,180