QUÍMICA – Disoluciones químicas Estequiometria y gases Tutora: Romina Saavedra

CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases ESTEQUIOMETRIA La estequiometria establece aquellas relaciones entre reactantes y productos en una reacción química. Los reactantes son por definición los precursores de la reacción química y los productos corresponden al resultado de la transformación de los precursores luego del proceso. 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 →𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 Para poder comprender la estequiometria es necesario conocer las siguientes leyes:

CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases Ley de conservación de la masa: corresponde a la también llamada ley de Lavoisier: “la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma”. Lo anterior implica que, en una reacción química, la suma de las masas de las sustancias reaccionantes, es igual a la suma de las masas de los productos de a reacción. Ley de proporciones definidas: también llamada ley de Proust o de las proporciones constantes. En el año 1808, luego de años de investigación, J.L. Proust llegó a la conclusión de que “para formar un determinado compuesto, dos o más elementos químicos se unen siempre en la misma proporción ponderal.”

CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases Ley de proporciones múltiples: enunciada por Dalton, dice que, “puede ocurrir que dos elementos se combinen entre sí para dar lugar a varios compuestos.” Por lo tanto si dos elementos forman más de un compuesto, estableciéndose fija la composición de uno de ellos, el otro estará en razón de números naturales (enteros y sencillos). Ley de proporciones recíprocas: también llamada ley de Richter, enuncia que “si dos o más compuestos se combinan con una masa fija de un elemento del compuesto, lo harán en razón de números enteros y sencillos.”

CONCEPTOS IMPORTANTES CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases CONCEPTOS IMPORTANTES Mol (n): Un mol se define como la cantidad de materia que tiene tantos entes como el número de átomos que hay en exactamente 12 gramos de 12C. Se ha demostrado que este número es 6,02 x 1023, este número, recibe el nombre de número de avogadro. En términos simples, un mol de moléculas (o de átomos según corresponda) contiene 6,02 x 1023 entes. 𝑚𝑜𝑙 𝑛 = 𝐺𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟

CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases Masa Molar (MM): Como su nombre lo indica, corresponde a la masa de un mol de sustancia y en este caso habría que especificar si se trata de un mol de átomos o un mol de moléculas. Ejemplo: H2SO4 Fórmula empírica: La fórmula empírica de un compuesto, nos indica qué elementos forman un compuesto y cuál es la relación mínima, en números enteros, de los átomos constituyentes.   Fórmula molecular: La fórmula molecular corresponde a la unidad mínima que representa al compuesto y que existe en la práctica, resulta de multiplicar la fórmula empírica por un número entero y para determinarla es necesario conocer la masa molar del compuesto.

CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases Composición Porcentual: La composición porcentual, informa sobre el porcentaje del elemento presente en el compuesto. Ejemplo: HNO3

CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases ECUACIONES QUÍMICAS Una reacción química es un proceso en el cual una sustancia (o varias) desaparece para formar una o más entidades nuevas. Las ecuaciones químicas, son el modo de representar a las reacciones químicas, describiendo a través de ellas, los reactantes que participan, los productos formados, el estado físico de estas entidades, las cantidades de cada uno de ellos y la dirección de la reacción. 2H2 + O2 → 2H2O

ESTEQUIOMETRIA DE LA REACCIÓN QUÍMICA CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases ESTEQUIOMETRIA DE LA REACCIÓN QUÍMICA Las transformaciones que ocurren en una reacción química, se rigen por la Ley de conservación de la masa, por lo tanto en una reacción química no se crean ni se destruyen átomos. Se concluye entonces que una ecuación química debe tener el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados de la ecuación. Si es así entonces estará balanceada. CH4 + O2 → CO2 + H2O

Pasos para escribir una reacción equilibrada: CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases Pasos para escribir una reacción equilibrada: Se deben determinar cuáles son los reactivos y cuales los productos. Se escribe una ecuación no ajustada usando fórmulas de los reactivos y de los productos. Se ajusta la reacción determinando los coeficientes que nos dan números iguales de cada tipo de átomo en cada lado de la ecuación, generalmente números enteros. Hay que prestar gran atención al último paso y recordar que SÓLO se realiza ajuste mediante COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTRICOS pero JAMÁS a través de SUBÍNDICES.

¿Qué compuesto químico falta en la siguiente ecuación? CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases ¿Qué compuesto químico falta en la siguiente ecuación? CaCO3 + H2SO4 → H2O + CO2

CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases GASES La materia en estado gaseoso se caracteriza por ser un fluido (al igual que la materia en estado líquido), no presenta una forma fija o establecida, la cantidad de partículas presente por unidad de volumen es muy pequeña ya que la fuerza de atracción entre ellas es pequeña, por lo que además ocupan todo el espacio que tengan disponible, por otra parte poseen propiedades de expansibilidad y compresibilidad, las cuales varían de acuerdo a la presión, temperatura y volumen.

FACTORES QUE INFLUYEN EN UN GAS CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases FACTORES QUE INFLUYEN EN UN GAS   Presión (P): Magnitud escalar que relaciona la fuerza ejercida con el área en la cual actúa.    1 Pascal (Pa) = 1 N/m2 De igual forma existen otras unidades usadas de forma tradicional: 1 atmósfera (atm) = 101320 Pa 1 atmósfera (atm) = 760 mmHg (milímetros de mercurio) 1 mmHg = 1 torr

Las conversiones entre estas escalas son las siguientes: CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases Temperatura (T): Corresponde a una magnitud de tipo escalar que se relaciona con la energía interna de un sistema, sirve esencialmente como una manera de expresar el comportamiento de los estados de la materia. Existen varias escalas para medir la temperatura, siendo la universal la escala Kelvin (Sistema Internacional), esta escala contempla su inicio en el cero absoluto y define su magnitud en unidades. Las conversiones entre estas escalas son las siguientes: T(K) = T(°C) + 273,15 T(°F) = T(°C) • 9/5 + 32

Las equivalencias más utilizadas son las siguientes: CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases Volumen (V): El volumen es una magnitud escalar definida como el espacio que ocupa un cuerpo. En Sistema Internacional, la unidad de medida de volumen corresponde al metro cúbico (m3).   Las equivalencias más utilizadas son las siguientes: 1 m3 = 1.000.000 cm3 =1000 litros 1 litro = 1000 cm3

LEYES FUNDAMENTALES DE LOS GASES CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases LEYES FUNDAMENTALES DE LOS GASES Luego de conocer los factores que influyen en el comportamiento de los gases, se definirán las leyes fundamentales de los gases. Ley de Boyle y Mariotte: Ley enunciada por Edme Marriotte y Robert Boyle en el siglo XVII y se define: “A temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que soporta”.

CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases Y a una temperatura dada, el producto entre el volumen y la presión de la masa de un gas, es constante. P•V = K , a T constante.   Con este concepto fue posible definir una relación entre dos estados diferentes para una misma masa de gas. P1•V1 = P2•V2

CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases Ley de Charles: Ésta ley dice: “A presión constante, el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura”. 𝑉 𝑇 =𝐾 V = K • T, a P constante. 𝑉 1 𝑇 1 = 𝑉 2 𝑇 2  

CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases Ley de Gay-Lûssac: Postula que: “A Volumen constante, la presión de un gas será directamente proporcional a la temperatura”. 𝑃 𝑇 =𝐾 P = K • T, a V constante. 𝑃 1 𝑇 1 = 𝑃 2 𝑇 2

CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases Ley de Avogrado: Enuncia: “En condiciones normales de presión y temperatura (c.n.p.t), el volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad de sustancia”. 𝑃 𝑛 =𝐾 P = K • T, a V constante. 𝑃 1 𝑛 1 = 𝑃 2 𝑛 2

CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases Ley combinada de los gases: Cuando se combinan los postulados de Boyle-Marriotte, con los de Gay- Lûssac, se obtiene una expresión matemática de bastante utilidad.   𝑃 1 𝑉 1 𝑇 1 = 𝑃 2 𝑉 2 𝑇 2

LEY DE LOS GASES IDEALES 𝑃∗𝑉=𝑛∗𝑅∗𝑇 Donde: P = Presión V = Volumen CIENCIAS QUÍMICA Estequiometria y gases LEY DE LOS GASES IDEALES 𝑃∗𝑉=𝑛∗𝑅∗𝑇 Donde: P = Presión V = Volumen n = Número de moles de gas R = Constante universal de los gases (R= 0,082 L*atm/mol*K) T = Temperatura