CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS Basado en el trabajo del Prof. Víctor Batista Universidad de Yale

REACCIONES QUÍMICAS Reactivos: Zn + I2 Productos: Zn I2 To play the movies and simulations included, view the presentation in Slide Show Mode. Reactivos: Zn + I2 Productos: Zn I2

4 Al(s) + 3 O2(g) ---> 2 Al2O3(s) Ecuaciones Químicas Representan la naturaleza de los reactivos y los productos y sus cantidades relativas en la reacción 4 Al(s) + 3 O2(g) ---> 2 Al2O3(s) Los números delante de cada fórmula son denominados Coeficientes estequiométricos Las letras (s), (g), y (l) representan los estados de agregación de cada sustancia

4 Al(s) + 3 O2(g) ---> 2 Al2O3(s) Ecuaciones Químicas 4 Al(s) + 3 O2(g) ---> 2 Al2O3(s) Esta ecuación nos dice que: i) 4 átomos de Al reaccionan con 3 moléculas de O2 para producir 2 moléculas* de Al2O3 ii) 4 mol de Al reaccionan con 3 mol de O2 para producir 2 mol de Al2O3 *Observe que la sustancia no necesariamente es molecular

Ley de la conservación de la masa Ecuaciones Químicas Dado que los mismos átomos están presentes al principio y al final de la reacción, la cantidad de materia total del sistema no debe cambiar Es lo que establece la Ley de la conservación de la masa

Ecuaciones Químicas Lavoisier, 1788 En cumplimiento de la ley de conservación de la masa, toda ecuación debe ser balanceada. Debemos tener el mismo número de átomos de cada tipo a ambos lados de la flecha que indica la reacción

Balanceando ecuaciones ___ Al(s) + ___ Br2(l) ---> ___ Al2Br6(s)

Balanceando Ecuaciones __C3H8(g) + __O2(g) --->__CO2(g) + __H2O(g) __B4H10(g) + __O2(g) --->__ B2O3(g) + __H2O(g)

Estequimetría Es el estudio de los aspectos cuantitativos de las reacciones químicas

2 Al(s) + 3 Br2(l) ---> Al2Br6(s) Estequiometría Se basa en la ley de conservación de la masa 2 Al(s) + 3 Br2(l) ---> Al2Br6(s)

PROBLEMA: Si 454 g de NH4NO3 se descomponen, ¿qué cantidad de N2O y H2O se forman? ¿cuál es la masa de agua producida? Comenzaremos por el H2O: Paso 1 Plantee la ecuación balanceada NH4NO3 ---> N2O + 2H2O

454 g de NH4NO3 ---> N2O + 2 H2O Paso 2 Convierta la masa de reactivo (454 g) a cantidad de reactivo (n) Paso 3 Encuentre la cantidad de producto obtenido a partir de 5.68 mol de NH4NO3

COCIENTE ESTEQUIOMÉTRICO 454 g of NH4NO3 --> N2O + 2 H2O La ecuación nos dice que: 1 mol NH4NO3 ---> 2 mol H2O Esta relación puede expresarse mediante el COCIENTE ESTEQUIOMÉTRICO

454 g of NH4NO3 --> N2O + 2 H2O = 11.4 mol H2O producidos Paso 3 Encuetre la cantidad de producto obtenido a partir de 5.68 mol de NH4NO3 454 g of NH4NO3 --> N2O + 2 H2O = 11.4 mol H2O producidos

454 g de NH4NO3 --> N2O + 2 H2O Paso 4 Calcule la masa del producto Realice el mismo procedimiento para calcular cantidad y masa de N2O Estos son los pasos que deben seguirse para resolver un cálculo estequiométrico

Procedimiento general para la realización de cálculos estequiométricos Masa de producto Masa de reactivo Cantidad de reactivo Cociente estequiométrico Cantidad de producto

Masa total de los reacivos = Masa total de los productos 454 g de NH4NO3 --> N2O + 2 H2O Paso 5 ¿Qué cantidad de N2O se forma? Masa total de los reacivos = Masa total de los productos 454 g NH4NO3 = ___ g N2O + 204 g H2O masa de N2O = 250 g

454 g de NH4NO3 --> N2O + 2 H2O Paso 6 Supongamos que sólo se obtienen 131 g de N2O, ¿cuál es el rendimiento del proceso? Éste sirve para comparar la producción teórica (250 g) con la real (131 g)

454 g de NH4NO3 --> N2O + 2 H2O Calculamos el rendimiento porcentual

Problema: Partiendo de 5 Problema: Partiendo de 5.00 g de H2O2, ¿qué masa de O2 y de H2O se obtiene? 2 H2O2(l) ---> 2 H2O(g) + O2(g) (la reacción es catalizada por MnO2) Paso 1: n de H2O2 Paso 2: n de O2 Paso 3: m de O2

REACTIVO LIMITANTE Cuando en una reacción, la cantidad de un reactivo no es suficiente para que el o los otros reaccionen completamente, decimos que este reactivo es el limitante. Este reactivo limita la cantidad de producto que puede obtenerse.

REACTIVO LIMITANTE 2 NO(g) + O2 (g) 2 NO2(g) Reactivos Productos 2 NO(g) + O2 (g) 2 NO2(g) Reactivo limitante = ___________ Reactivo en exceso = ___________

REACTIVO LIMITANTE

REACTIVO LIMITANTE Reacción entre Zn(s) con 0.100 mol HCl (ac) Zn + 2 HCl ---> ZnCl2 + H2 1 2 3 1: El globo se infla totalmente, queda un remanente de Zn. * Hay más que suficiente Zn para reaccionar con 0.100 mol de HCl 2: El globo se infla totalmente, no hay remanentes de Zn o HCl. * Ambos reactivos están en relación estequiométrica 3: El globo no se infla totalmente, no queda remanente de Zn. * Cantidad de Zn insuficiente para reaccionar con 0.100 mol de HCl

REACTIVO LIMITANTE Reacción entre Zn(s) con 0.100 mol HCl (ac) Zn + 2 HCl ---> ZnCl2 + H2 1 2 3 m Zn (g) 7.00 3.27 1.31 n Zn (mol) 0.107 0.050 0.020 n HCl (mol) 0.100 0.100 0.100 n HCl/n Zn 0.93/1 2.00/1 5.00/1 R. limitante RL = HCl No RL = Zn

Estudiemos la reacción: 2 Al + 3 Cl2 ---> Al2Cl6

Problema: Se mezclan 5. 40 g de Al con 8. 10 g de Cl2 Problema: Se mezclan 5.40 g de Al con 8.10 g de Cl2. ¿Qué masa de Al2Cl6 podría formarse? Masa de reactivo Masa de producto Cociente estequiométrico Cantidad de reactivo Cantidad de producto

Paso 1: Compare la relación molar experimental con la relación estequiométrica.

Paso 1: Compare la relación molar experimental con la relación estequiométrica. 2 Al + 3 Cl2 ---> Al2Cl6 Los reactivos deberían estar en la relación:

RL = Al Identificando el RL 2 Al + 3 Cl2 ---> Al2Cl6 Si No habrá suficiente Al para reaccionar con el Cl2 disponible RL = Al

RL = Cl2 Identificando el RL 2 Al + 3 Cl2 ---> Al2Cl6 Si No habrá suficiente Cl2 para reaccionar con el Al disponible RL = Cl2

Paso 2: Calculemos n para cada reactivo Tenemos 5.40 g de Al y 8.10 g de Cl2

¿Cuál es su relación molar? 2 Al + 3 Cl2 ---> Al2Cl6 Este valor sería 3/2, o 1.5/1, si los reactivos estuvieran en relación estequiométrica. RL =Cl2

Todos los cálculos se basarán en el Cl2 Se mezclan 5.40 g de Al con 8.10 g de Cl2. ¿Qué masa de Al2Cl6 podría formarse? 2 Al + 3 Cl2 ---> Al2Cl6 RL = Cl2 Todos los cálculos se basarán en el Cl2 m Al2Cl6 m Cl2 n Al2Cl6 n Cl2

Calculamos la masa de Al2Cl6 que esperamos obtener: Paso 1: Calculamos la cantidad de Al2Cl6 esperada de acuerdo al RL Paso 2: Calculamos la masa de Al2Cl6 esperada de acuerdo al RL

¿Cuánto de cada reactivo quedará cuando la reacción se complete? Cl2 es el reactivo limitante. Por lo tanto, tendremos Al remanente ¿Cuánto? En primer lugar ¿Cuánto Al reacciona? Entonces sabremos cuánto Al hay en exceso.

Calculando el exceso de Al 2 Al + 3 Cl2 productos 0.200 mol 0.114 mol = RL Exceso de Al = Al disponible - Al necesario = 0.200 mol - 0.0760 mol = 0.124 mol de Al en exceso

Determinación de la fórmula de un hidrocarburo

Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto Quemando 0.115 g de un hidrocarburo, CxHy, se producen 0.379 g de CO2 y 0.1035 g de H2O. CxHy + oxígeno ---> 0.379 g CO2 + 0.1035 g H2O ¿Cuál es la fórmula empírica del hidrocarburo CxHy?

Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto CxHy + oxígeno ---> 0.379 g CO2 + 0.1035 g H2O Admitamos que todo el C en el CO2 y todo el H en el H2O provienen del CxHy. 0.379 g CO2 +O2 Muestra de CxHy 0.115 g 1 molécula de CO2 por cada átomo de C en CxHy 0.1035 g H2O 1 molécula de H2O por cada 2 átomos de H en CxHy

Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto CxHy + oxígeno ---> 0.379 g CO2 + 0.1035 g H2O 1. Calculamos la cantidad de C en el CO2 8.61 x 10-3 mol CO2 --> 8.61 x 10-3 mol C 2. Calculamos la cantidad de H en el H2O 5.744 x 10-3 mol H2O -->1.149 x 10-2 mol H

Uso de la estequiometría para determinar la fórmula de un compuesto Ahora encontramos la relación nH/nC para encontrar el valor de “x” e “y” en el hidrocarburo CxHy: 1.149 x 10 -2 mol H/ 8.61 x 10-3 mol C = 1.33 mol H / 1.00 mol C = 4 mol H / 3 mol C Fórmula empírica = C3H4

TRADUCCIÓN Y ADECUACIÓN