ESTEQUIOMETRIA Semana No. 6- 2018 Licda. Isabel Fratti de Del Cid Diseño de diapositivas, imágenes e ilustraciones cortesía de Licda. Lilian Guzmán Melgar

ESTEQUIOMETRIA Parte de la química que se encarga de los cálculos de masas, moles, volúmenes y proporciones que se presentan en los compuestos y en las reacciones químicas.

Conceptos Básicos en estequiometria Peso molecular, masa molar, peso fórmula: se aplica a sustancias compuestas. Es la suma de las masas de los átomos que forman un compuesto ( molecular ó iónico). Se calcula multiplicando el peso atómico de cada elemento presente en el compuesto, por el número de veces que aparece en el ( esto lo indica el subíndice presente en la fórmula). La suma de éstos valores constituye el peso molecular (masa molar). Peso atómico ó masa atómica. Es la masa del elemento ( masa promedio ponderada de todos los isótopos naturales de un elemento). Este dato se obtiene directamente de la tabla periódica.

Ej: Calcule el peso molecular de el azúcar: ( sacarosa) C12H22O11 : C = 12.011g x 12 = 144.132 g H = 1.0079g x 22 = 22.174 g O = 15.999 g x 11 = 175.99 g 342.29g

Ejercicios calcule el peso molecular de los siguientes compuestos HNO3 C2H5OH KClO3 Mg(OH) 2 Ca 3 (PO4) 2 Una molécula que posee 4H, 2C y 2 O.( escriba además su fórmula)

MOL Es la cantidad de sustancia ( átomos, iones ó moléculas) que contiene el número de Avogadro ( 6.02 X 1023 ) partículas. Un mol de sustancia siempre contiene: 6.022 x 1023 partículas. 1 mol de Na = 22.9898 g  6.02 x 10 23 átomos de Na 1 mol de glucosa ( C6H12O6 ) = 180.15 g  6.02 x 10 23 moléculas de glucosa. 1mol de iones fosfato : PO4-3 = 94.97 g  6.02 x 10 23 iones fosfato.

Ejercicios usando el número de Avogadro. 1-Calcule el número de átomos de cobre hay en una moneda de cobre que pesa 50 gramos. # átomos de cobre= 6.02 x 10 23 áts de Cu x 50 g Cu 63.54 g Cu = 7.8 x 10 22 átomos de Cu 2-Cuantas moléculas de CH4 hoy en 5.4 moles de CH4.? Moléculas CH4 = 6.02 x 10 23 moléculas CH4 x 5.4 moles CH4 1 mol de CH4 = 3.26 x 10 24 moléculas de CH4

A continuación se le presentan las cantidades equivalentes a un mol de c/ u de las sustancias descritas abajo ( observe la diferencia entre c/u) 1 mol NaCl Sal común 58.45g 1 mol K2Cr2O7 294.18 g 1mol S 32.064g 1mol Fe 55.847g 1mol C12H22O11 Azúcar común 342.19g

Milimol (mmol) Es la milésima parte de UN Mol. Para convertir moles a milimoles , se multiplica por 1000 el numero de moles dado. Ejemplos: 1Mol de H2O = 1,000 milimoles de H2O Ej: Cuántos mmoles de Ag hay en 5.24 moles de plata (Ag). Resp: =5.24 moles de Ag x 1000 = 5,240 mmoles de Ag Ej: Cuántos mmoles de CO2 hay en 0.187 moles. Resp =0.187 moles de CO2 x1000 = 187 mmoles de CO2

Conversión de milimoles a moles Para esto debe dividir entre mil el número de milimoles dados. Ejemplos. Cuantos moles de CH4 hay en 3450 milimoles de CH4? Moles = milimoles /1000. Moles CH4 = 3450mmoles /1000 = 3.450 moles. Cuantos moles de Na+ hay en 289milimoles de Na+ ?. Moles de Na + = 289mmoles /1000 = 0.289 moles.

A- Sustancias simples. Ej: Atomos no combinados. Cálculo de NÚMERO DE MOLES CUANDO NOS DAN MASAS ( ej: gramos) DE SUSTANCIAS SIMPLES y COMPUESTAS: A- Sustancias simples. Ej: Atomos no combinados. Ej.1- Cuántos moles de Fe hay en 340 g de Fe.? Moles de Fe = 1mol Fe x 340g de Fe = 6.08 moles de Fe 55.85g Fe  dato obtenida en la tabla periódica Ej.2- Cuántos moles de CaCl2, hay en 65 g de CaCl2. ? Moles de CaCl2 = 1mol de CaCl2 x 65g CaCl2 110.99g CaCl2  dato corresponde al peso molecular = 0.586 moles de CaCl2

Cálculo de masas, a partir de moles ó milimoles Ej: Cuántos g de KOH hay en 0.43 moles de KOH.? gKOH= 56.1 g de KOH x 0.43 moles de KOH= 1 mol de KOH = 24.123 g KOH Cuántos g de Hg hay en 315 milimoles de Hg.? g Hg = 200.59 g Hg x 315 mmoles de Hg 1,000 mmoles * = 63.18 g de Hg *Recuerde que 1OOOmmoles = 1 mol.

Note: el primer factor es un dato de concepto, que lleva en el numerador la unidad de lo solicitado en el problema. En el denominador, se coloca el valor que coincide con las unidades que da el problema.

Ejercicios 1-¿Cuantos gramos hay en 0.3 moles de cada uno de los siguientes compuestos? C12H22O11 b) Cu 2-¿Cuantos moles hay en ? : 900 g de Pb 120 g de KMnO4

3-¿Cuantos gramos hay en ? : 1.8 moles de NH3 670 milimoles de H2CO3 4-Cuántos milimoles hay en? 0.516 moles de Ag. 2.8 g de NH3

LEYES DE LA ESTEQUIOMETRIA Ley de la conservación de la materia. Puede enunciarse de diferentes maneras: -La materia no puede ser creada, ni destruida aunque si transformada. -La masa de un sistema que reacciona químicamente permanece constante.

LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS Establece que un compuesto puro siempre contiene los mismos elementos en la misma proporción de masa. Esto significa que cualquier muestra de agua sea cual fuere el sitio de donde se obtenga ó del estado físico en el que se halle ( sólida, líquida ó gas), tendrá el mismo porcentaje de composición: 88.81% de oxigeno y 11.19% de hidrógeno y su composición no variará, siendo su fórmula H2O.

Ley de las Proporciones Definidas: Se mantiene la proporción de pesos de plomo de azufre de sulfuro de plomo de plomo de plomo de azufre de sulfuro de plomo Azufre (sobrante) de plomo de azufre de sulfuro de plomo plomo (sobrante)

PORCENTAJE DE COMPOSICIÓN Ej:Calcule el % de composición de cada uno de los elementos en el K2Cr2O7. A- Calcule el peso molecular, multiplicando los pesos atómicos de los elementos presentes por el número de veces que aparecen: 2K = 39.102 gx2 = 78.204 g 2Cr = 51.992g x2 = 103.984 g 7O = 15.999g x7 = 111.993 g 294.181 g B- Calcular el % de C/ elemento, de la siguiente manera: % de C/elemento = Peso aportado de ese elemento x 100 Peso molecular % K = 78.204 g /294.181 g x 100 = 26.58 % de K % Cr= 103.984g / 294.181 g x 100 = 35.35 % de Cr % O = 111.993 g / 294.181g x 100 = 38.0 % de O

Ejercicio: Calcule el % de composición de C/ elemento en el Ca3(AsO4)2

CÁLCULOS ESTEQUIOMETRICOS EN ECUACIONES QUÍMICAS Los coeficientes que balancean la ecuación indican la cantidad de moles de reactivos y de productos, participantes en la reacción, que pueden ser trasladados a cantidades de masas. 2Ag (s) + S(s) → Ag2S (s) 2 moles de Ag 1 mol S ---> 1 mol Ag2S 2 (107.87g) 1(32.064 g) 1(247.8 g) 215.74 g de Ag + 32.064g S = 247.8 g de Ag2S

Recomendaciones para realizar cálculos Estequiométricos en ecuaciones químicas. 1- Deben hacerse exclusivamente en la ecuación balanceada. Si no se halla balanceada, debe balancearse. 2- Debe concretarse exclusivamente a lo solicitado. Si le dan moles y le piden cálculo de moles y no de gramos no es necesario calcular los pesos moleculares. 3- Si le piden gramos entonces si deberá calcular los pesos involucrados en la pregunta, no es necesario calcular los pesos de todos los participantes, sino solo los que le piden y se relacionan con la pregunta. 4- En todo caso cada pregunta solo relaciona dos componentes de la ecuación.

Cálculos: 2 Ag (s) + S(s) → Ag2S (s) Ej 1-¿Cuántas moles y milimoles de Ag2S pueden ser preparados a partir de 0.4 moles de plata (Ag)? 2 Ag (s) + S(s) → Ag2S (s) Cálculos: Moles de Ag2S = 1 mol de Ag2S x 0.4 moles Ag 2 moles Ag = 0.2 moles de Ag2S El primer factor : 1mol Ag2S/ 2moles de Ag. Es la relación molar que nos indica la ecuación balanceada, el otro dato nos lo da el problema (0.4 moles Ag)

= 200 mmoles de Ag. *Recordar 1mol = 1000mmoles. mmoles de Ag2S= 1000mmoles*de Ag2S x 0.4 moles 2 moles de Ag = 200 mmoles de Ag. *Recordar 1mol = 1000mmoles. El primer factor (1mol ó 1000mmoles de Ag2S / 2 moles de Ag) lo obtenemos de la ecuación balanceada, el otro dato lo da el problema (0.4 moles de Ag). Note: Que solo relacionamos los datos que tenían que ver con lo solicitado.

3) Dada la ecuación, calcular: 3Cu + 8 HNO3→ 3 Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Moles de H2O formados a partir de 50 milimoles de Cu. Moles H2O = 4 moles H2O x 50 mmoles de Cu 3(1000mmoles *de Cu ) = 0.066 moles de H2O *Recordar que 1mol = 1000 mmoles b-Moles de HNO3 necesarios para preparar 80g de Cu(NO3)2 Moles de HNO3 = 8 moles de HNO3 x 80 g Cu(NO3)2 3 (187.65 g) Cu(NO3)2 = 1.136 moles de HNO3

Fe2O3 (s) + 3 C (s) → 2 Fe (s) + 3 CO (g) El oxido de hierro (III) Reacciona con carbono para dar hierro y monóxido de carbono. De acuerdo a la siguiente reacción. Fe2O3 (s) + 3 C (s) → 2 Fe (s) + 3 CO (g) Esta balanceada, por eso puede proceder a hacer los cálculos ¿Cuántos gramos de C se requieren para reaccionar con 2.5 moles de Fe2O3? En éste caso se relacionan dos datos, los cuales se hallan del lado de los reactivos. gC = 3 (12.011g) de C x 2.5 moles de Fe2O3 = 1mol Fe2O3 = 90.08 g C

Cuantos gramos de CO se producen cuando reaccionan 16 g de C Cuantos gramos de CO se producen cuando reaccionan 16 g de C? Aquí se relacionan dos datos uno del lado de los productos con uno de los reactivos. gCO = 3 (28.01g)de CO x 16g de C 3 (12.011 g )de C = 37.31 g de CO

2 C2H6+ 7 O2→ 4 CO2+ 6 H2O Para la reacción, calcule lo solicitado: ¿Cuántas mmoles de C2H6 se necesitan para producir 75 g de CO2? ¿Cuantos gramos de H2O pueden producirse a partir de 62.5 g de C2H6 ?

De acuerdo a la siguiente reacción *: Calcule CaSO3 + HCl  CaCl2 + SO2 + H2O a- moles de SO2 formados a partir de 320 g de CaSO3. b- g de HCl, necesarios para combinarse con 100 g de CaSO3. ( *Acuérdese de balancear la ecuación antes).

La siguiente reacción muestra la conversión de Acido láctico a ácido pirúvico que ocurre en la Glucólisis, de acuerdo a la siguiente reacción: CH3CHOHCOOH  CH3COCOOH Calcule cuantos miligramos de ácido pirúvico se obtienen cuando reaccionan 0.007 moles de ácido láctico: