Cálculos estequiométricos en soluciones

ESTEQUIOMETRIA

CÁLCULOS EN SOLUCIONES

Generalmente los reactivos se encuentran disueltos en un medio y por tanto pueden definirse en términos de concentración.

Los cálculos estequiométricos en soluciones siguen los mismos pasos vistos anteriormente, tomando en cuenta que ahora no tenemos unidades de masa o de materia sino unidades de concentración; entonces debe ser establecida una relación que nos permita conocer la masa o la cantidad molar de materia partiendo de las concentraciones conocidas. Así tenemos que

por tantoConcentración =Unidad de mediciónVolumen ó masa de

solución

Concentración x Volumen ó masa de solución= Unidad de medición

Así tenemos que:

Para molaridad (M): V x M = mol

Para concentraciones en % p/p, %p/v y %v/v

P x C(%p/p) = gramos de compuesto

P x C(%p/v) = gramos de compuesto

V x C(%v/v) = volumen de compuesto

Molalidad (m): P X m = mol de compuesto

Formalidad (F): V x F = peso formula gramo de compuesto

Normalidad (N): V x N = eq-g de compuesto

P: masa total de solución

V: volumen total de solución

EJERCICIO

Si se tiene una solución de AgNO3 0,1 M, ¿cuántos ml de ésta serán requeridos para consumir 0,02 mol de NaCl en la siguiente reacción?

Solución

AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3

1 mol 1 mol 1 mol 1 mol

0,02 mol NaCl x 1 mol AgNO3 x 1000 ml sln AgNO3 = 200 ml sln AgNO3

1 mol NaCl 0,1 mol AgNO3

EJERCICIO

¿cuántos ml de solución de AgNO3 0,1 M serán requeridos para consumir 0,02 mol de CaCl2?

2AgNO3 + CaCl2 2AgCl + Ca(NO3)2

2 mol 1 mol 2 mol 1 mol

0,02 mol CaCl2 x 2 mol AgNO3 x 1000 ml sln AgNO3 = 400 ml sln AgNO3

1 mol CaCl2 0,1 mol AgNO3

EJERCICIO

¿cuántos ml de la solución de AgNO3 0,1 M serán requeridos para consumir la totalidad de CaCl2 contenida en 25 ml de una solución 0,02 M?

2AgNO3 + CaCl2 2AgCl + Ca(NO3)2

2 mol 1 mol 2 mol 1 mol

V1 x M1 V2 x M2

V1 (0,1 M) (25 ml) (0,02 M)

V1 (0,1 M) 0,0005 mol

0,0005 mol CaCl2 x2 mol AgNO3 x 1000 ml sln AgNO3

= 10 ml sln AgNO31 mol CaCl2 0,1 mol AgNO3

Otra manera de resolver este problema es considerando que cuando la reacción es completa existe una relación proporcional entre los moles del reactivo A y el reactivo B que puede definirse como un modelo matemático (ecuación), así para MOLARIDADES ES CIERTO QUE:

e2(V1 x M1) ≡ e1(V2 x M2); donde e es el coeficiente molar en la ecuación química

por tanto es posible plantear que:

1x(V1[0,1 M]) ≡ 2x(25 ml x[0,02 M])

1x(V1[0,1 M]) ≡ 1 mmol

V1 = 1 mmol /[0,1 M]

V1 = 10 ml

2AgNO3 + CaCl2

2 mol 1 mol

V1 x M1 V2 x M2

V1 (0,1 M) (25 ml) (0,02 M)

V1 (0,1 M) 0,5 mmol

e2(V1 x M1) = e1(V2 x M2)

Planteando la ecuación matemáticamente

Siendo la ecuación, en el punto estequiométrico

aA + bB = cC + dD; donde aA = (VA x MA)

Ya que matemáticamente aA ≠ bB entonces se aplica que:

b·a·A = a·b·B → b· (VA x MA) = a· (VB x MB)

Si la ecuación se define como 2A + B = 2C + D; entonces

1·2·A = 2·1·B → 1 (VA x MA) = 2 (VB x MB)

PROBLEMA

Si se tienen 500 ml de una solución de Al(OH)3 0,15 M ¿cuántos ml de solución H2SO4 0,12 M serían necesarios para consumir todo el hidróxido de aluminio?

3H2SO4 + 2Al(OH)3 → Al2(SO4)3 + 6H2O

3 mol 2 mol 1 mol 6 mol

3 mol·(98,08 g/mol) 2 mol· (78,00 g/mol) 1 mol· (342,15 g/mol) 6 mol·(18,02 g/mol)

294,24 g 156,01 g 342,15 g 108,12 g

V1 x M1 V2 x M2

V1 (0,12 M) (500 ml) (0,15 M)

V1 (0,12 M) 75 mmol

SOLUCIONES

500 ml sln Al(OH)3 x0,15 mol Al(OH)3

x3 mol H2SO4

x1000 ml sln H2SO4

=937,5 ml ml sln H2SO4

1000 ml sln Al(OH)3 2 mol Al(OH)3 0,12 mol H2SO4

Aplicando el modelo: e2(V1 x M1) = e1(V2 x M2)

2x(V1[0,12 M]) = 3x(500 ml x[0,15 M])2x(V1[0,12 M]) = 225 mmolV1 = 225 mmol /(2 x [0,12 M])V1 = 937,5 ml

EJERCICIO

Partiendo de esta reacción

¿cuántos mL de una solución de KMnO4 0,01652 M serán requeridos para consumir todo del H2O2 de 25 mL de una solución 0,06019 M?

Si se tiene 50 mL de solución de H2O2 ¿cuál será la concentración molar de ésta si consume 24,2 mL de KMnO4 0,01652 M?

¿cuál es el valor de la concentración de H2O2 obtenida expresada en %p/v?

ESTUDIAR PARA MAÑANA

Equilibrio químico y cinética química Qué son reacciones de primer orden y segundo orden

cinético Como se define una constante de equilibrio

Cómo se expresan las contantes de equilibrio para las siguientes reacciones:

Ácido base (constante de acidez)

Precipitación

Formación de complejos o complejación

Óxido reducción