ESTEQUIOMETRIA

Ing. Juan Morales Espinoza

Depto. AcuiculturaLaboratorio de Microalgasjuan.morales@uantof.cl

Programa módulo ad – hocCarrera de Biotecnología

ESTEQUIOMETRIA

Rama de la química que se encarga del estudio cuantitativo de los reactivos y productos que participan en una reacción.

ESTEQUIOMETRIA

Palabra derivada del griego Stoicheion (elemento) Metron (medida)“Es una herramienta indispensable en

química”Aplicaciones: procesos muy diversos a nuestro

alrededor y rendimiento en las reacciones químicas.

LA ESTEQUIOMETRIA SE BASA EN:

Masas atómicas

Ley de la conservación de la masa.

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA.

“La masa total de todas las sustancias presentes después de una reacción química es la misma que la masa total antes de la reacción”

ANTOINE LAVOISIER (1734-1794)

(1789) “Podemos asentar como axioma incontrovertible que, en todas las operaciones del arte y de la naturaleza, nada se crea; existe una cantidad igual de materia tanto antes como después del experimento”

DEFINICIONES:

“Los átomos no se crean ni se destruyen durante una reacción química”

Reacción: “reacomodo de átomos”.

REACCIÓN QUÍMICA

¿Cómo se usan las fórmulas y ecuaciones químicas para representar los reacomodos de los átomos que tienen lugar en las reacciones químicas?

Las sustancias se pueden representar por fórmulas, las cuáles nos proporcionan mucha información.

FÓRMULA MÍNIMA Y MOLECULAR

Una fórmula química expresa las proporciones relativas de los átomos que constituyen el compuesto.

Una fórmula molecular, además expresa el número de átomos de cada elemento que forman una molécula del compuesto.

Una fórmula mínima es la reducción de una fórmula molecular o su mínima expresión entera.

EJEMPLO

Benceno. Fórmula molecular C6H6

Fórmula mínima C H

COMPOSICIÓN ELEMENTAL

Fórmula químicaMasa molar

Se calcula

Masa de los elementos Masa del compuesto

CANTIDAD DE SUSTANCIA

El concepto “cantidad de sustancia”, aparece en 1971 como una magnitud diferente de la masa.

Su introducción hace posible “contar” en el nivel microscópico las entidades elementales, a partir de las masas o los volumenes de combinación de las sustancias que reaccionan.

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

Magnitud Nombre de la unidad

Símbolo de la unidad

longitud metro m

masa kilogramo Kg

tiempo segundo s

Intensidad de corriente

amperio A

temperatura kelvin K

Cantidad de sustancia

mol mol

Intensidad luminosa

candela cd

IUPAC (2001)

“cantidad de sustancia” o “cantidad química” es proporcional al número de entidades elementales-especificadas por una fórmula química- de las cuáles la sustancia está compuesta. El factor de proporcionalidad es el recíproco de la constante de Avogadro (6.022 X 10²³ mol -¹).

MOL

Mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0.012 Kg de ¹²C

Pero, ¿cuántos átomos hay en 12g de ¹²C ?

6.022 X 10²³ átomos

MOL

A este número se le conoce como Número de Avogadro en honor al Químico Italiano del siglo XIX.

NA= 6.022 X 10²³

CONSTANTE DE AVOGADRO

1 mol de partículas = NA partículas

No= NA partículas/ 1 mol de partículas

No= Constante de Avogadro

EJERCICIO

En el Mundo somos ~

6, 500, 000 000 de personas

¿Cuántas moles de personas somos en el mundo?

RESPUESTA

1 mol -------------- 6.02 X 1023 personas

X mol ------------- 6.5 X 109 personas

X= 1.079 x 10-14 moles de personas

¡ NI SIQUIERA SOMOS UN MOL !

MOL DE ÁTOMOS: EL MOL NOS DEJA USAR LA BALANZA.

No podemos medir la masa de cada átomo individualmente, pero si podemos medir la masa de un grupo representativo de átomos y compararla con una masa de otro número igual de un átomo distinto.

6.022 X 10²³ átomos= 1 mol de átomos

ENTONCES

6.022 X 10²³ átomos de Cu= 1 mol de átomos de Cu

6.022 X 10²³ átomos de H = 1 mol de átomos de H

6.022 X 10²³ átomos de Fe = 1 mol de átomos de Fe

MOL Y UMA

Masa atómica del Cu= 63.54 Significa 1 átomo de Cu pesa 63.54 uma 1 mol de átomos de Cu pesa 63.54 g

SI HABLAMOS DE MOLÉCULAS:

6.022 X 10²³ moléculas de NH3 = 1 mol de moléculas de amoniaco

6.022 X 10²³ moléculas de H20 = 1 mol de moléculas de agua

SIGNIFICA

1 molécula de NH3 pesa 17 uma 1 mol de moléculas de amoniaco pesan

17 g

1 molécula de H2O pesa 18 uma 1 mol de moléculas de agua pesas 18 g

RELACIÓN DE n CON m, v y N

una sustancia puede expresarse de diferentes maneras:

Agua Masa m (H2O)= 1 Kg

Volumen V (H2O) = 1 L

cantidad de sustancia n (H2O) = 55.6 mol

número de partículas N(H2O) = 33.5 x 1024 moléculas

EJEMPLO DE RELACIÓN DE n CON m, v y N

Reacciones Químicas

ESTEQUIOMETRIA. 2A. SESIÓN

Reacción química

¿CÓMO NOS DAMOS CUENTA QUE SE PRODUCE UNA REACCIÓN QUÍMICA?

Cuando al poner en contacto dos o más sustancias:

Se forma un precipitado Se desprenden gases Cambia de color Se desprende o absorbe energia (calor) Se percibe un “olor”, etcétera

EJEMPLO DE REACCIÓN QUÍMICA:

Por cada molécula de oxígeno que reacciona son necesarias dos de hidrógeno para formar 2 moléculas de agua. Esto se expresa mediante la ecuación química: O2(g) + 2 H2(g) 2 H2O (g)

SU REPRESENTACIÓN GRÁFICA

+

PERO, ¿QUÉ ES UNA REACCIÓN QUÍMICA?

Una reacción química consiste en la “ruptura de enlaces químicos” entre los átomos de los reactivos y la “formación de nuevos enlaces” que originan nuevas sustancias químicas, con liberación o absorción de energía.

En toda reacción química la masa se conserva, es decir permanece constante

REACCIÓN QUÍMICA

¿Cómo se usan las fórmulas y ecuaciones químicas para representar los reacomodos de los átomos que tienen lugar en las reacciones químicas?

Las sustancias se pueden representar por fórmulas y símbolos, las cuáles nos proporcionan mucha información.

SÍMBOLOS USADOS EN UNA ECUACIÓN QUÍMICA:

+ se usa entre dos fórmulas para indicar la presencia de varios reactivos o de varios productos.

se llama “flecha de reacción” y separa los reactivos de los productos. Indica que la combinación de los reactivos “produce”.

SÍMBOLOS USADOS EN UNA ECUACIÓN QUÍMICA:

la doble flecha indica que la reacción puede ocurrir en ambas direcciones.

la flecha hacia abajo indica la formación de un precipitado que cae por gravedad al fondo del vaso de reacción.

SÍMBOLOS USADOS EN UNA ECUACIÓN QUÍMICA:

la flecha hacia arriba indica que se desprende un gas.

(s) indica que la sustancia se encuentra en estado sólido.

(l) indica que la sustancia se encuentra en estado líquido.

(g) indica que la sustancia se encuentra en estado gaseoso.

SÍMBOLOS USADOS EN UNA ECUACIÓN QUÍMICA:

calor la flecha con una “delta” o la

palabra calor encima indica que la reacción requiere energía térmica para llevarse a cabo.

Cualquier “signo” que se ponga encima de la flecha, nos indica que se requiere de este para que la reacción ocurra.

SÍMBOLOS USADOS EN UNA ECUACIÓN QUÍMICA:

(ac) indica que el reactivo o el producto se encuentra en solución acuosa.

Catalizador, generalmente se coloca encima de la flecha de reacción y nos indica que para que se lleve a cabo la reacción se necesita un catalizador.

CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

¿Ecuación química ? Es la representación de la reacción

química. Para iniciar con los cálculos

estequiométricos, es necesario contar con la ecuación química debidamente balanceada.

BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS.MÉTODOS:

Por inspección (tanteo) Algebraico Oxido-reducción Ion-electrón (químico)

HERRAMIENTAS DE LA ESTEQUIOMETRIA

Coeficientes estequiométricos Razones estequiométricas (parámetros

constantes y universales) Ejemplo: 2CO(g) + O2(g) 2CO2 (g)

La razón estequiométrica entre el monóxido de carbono y el oxígeno es

[ 2 moles de CO / 1 mol de O2]

RAZONES ESTEQUIOMÉTRICAS

La razón indica los moles de monóxido de carbono que se requieren para reaccionar con un mol de oxígeno.

Otras razones estequiométricas en la misma ecuación:

[2 moles de CO/ 2 moles de CO2] [1 mol de O2/ 2 moles de CO2 ]

TIPOS DE CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

Moles de reactivos Moles de productos

Masa de reactivos

Moles dereactivos Moles de

productos

Masa dereactivos

Moles dereactivos

Moles deproductos

Masa deproductos

ACTIVIDADES EXPERIMENTALES

Medio de cultivo para microalgas marinas:

Solución Mg/L cultivo

KNO32.5mM

PO4H2NaH2O 5

SiO3Na2·9H2O* 15-30

Solución de Metales Traza 1mL/L

Solución de Vitaminas 1mL

ACTIVIDADES EXPERIMENTALES

Reacción de absorción de calor: Reacción en probeta

Ecuación química:

Calcular: 2.5mM de KNO3 cuantos g/L son???

KNO3 + H2O KOH + HNO3